基于有限元的汽车变速器耦合系统动力学分析

利用三维实体单元、弹簧阻尼单元和耦合矩阵单元的混合有限元方法建立了某型汽车变速器有限元实体模型,对三档下的变速器传动系统和总成进行了模态分析;对包括斜齿时变啮合刚度、冲击和误差激励在内的两个内部激励作用下的变速器传动系统耦合模型动态响应进行了计算.结果表明,三档特定工况下变速器不会发生共振;耦合系统振动响应频谱成分存在分频、倍频及调制频率成分,振动响应表现出多周期的非线性特性.该研究为变速器的噪声分析和优化设计打下基础.     

混合动力汽车变速器齿轮轴的模态优化

分析了轻度混合动力汽车机械式变速器激振转矩,建立了混合动力汽车变速器齿轮轴的动力学模型,并进行了三维有限元模态分析.分析了该变速器齿轮轴的结构,并以轴颈半径作为设计变量,采用一阶优化法对轴的低阶固有频率进行了优化.通过优化,提高了前5阶固有频率,使变速器齿轮轴固有频率在激振扭矩的频率范围之外,从而有效地降低振动和噪声.     

振动试验环境下微光瞄准镜模态参数识别

本文研究了微光瞄准镜在振动试验环境下的材料选择、结构优化设计和模态参数识别等问题。在最优控制理论的基础上,采用振动模态分析理论和曲线拟合方法,对不同模态和试验频率范围的系统频响函数试验数据进行了理论数值计算和曲线拟合,从而得到反映实际系统特性的模态阶次、阻尼特性和振型系数。试验结果表明,该试验系统第5、6和7阶模态工作频率接近系统的固有频率89.16Hz范围,模态工作环境对试件结构影响较大。所以在微光瞄准镜镜身材料的选择时,建议采用钛合金代替殷钢,因为它和主物镜的机械性能接近,在壳体设计时改变现有微光瞄准镜壳体结构,避开产生这样的频率范围。     

充液圆柱壳内旋转重力波的振动分析

为揭示充液弹性圆柱壳受高频激励，壳内自由液面出现低频大幅旋转重力波的产生机理，应用非线性动力学理论，在考虑弹性壳与流体的非线性耦合条件下，建立了壳液耦合系统的非线性振动方程组．运用Runge-Kutta法进行数值求解，得到了该系统振动的时间历程及频谱特性曲线，进一步分析了系统的非线性动力学特性．结果发现，当激励力幅值足够大，且激励力频率在壳体固有频率与液体固有频率之和的附近窄频带内时，壳内自由液面会出现大幅低频旋转重力波．由此可知，低频大幅旋转重力波的产生机理是由壳体两个同频率模态同时在壳液耦合系统非线性因素的作用下而引起的组合共振．     

基于有限元的拖拉机倍速前桥壳体仿真研究

对一种减小转弯半径的黄海金马某型号园艺拖拉机倍速前桥壳体进行仿真分析,运用有限元软件建立倍速前桥壳体模型,对壳体进行不同工况下的力学分析,并对不同结构参数下的倍速前桥壳体进行模态分析,得出前桥壳体六阶模态的振型和固有频率.结果表明:壳体最大形变为0.232 mm,最大应力为124.120 MPa,其强度和刚度满足设计要求;壳体最小固有频率为323.33 Hz,远大于发动机和路面的激振频率,前桥不会发生共振现象;在高于外部激振频率的情况下,可减小壁厚,实现倍速前桥壳体的轻量化设计.上述力学分析和模态分析的结果可为倍速前桥的开发和结构优化设计提供参考.     

变速工况下某变速器壳体的动态响应分析

基于多体系统动力学理论,综合考虑齿轮副时变啮合刚度、齿侧间隙、轴承刚度及阻尼、转速连续变化的影响,建立了变速器传动系统动力学模型,计算得到齿轮动态啮合力和壳体各轴承座处的动态支反力.然后对变速器壳体柔性化处理,获得变速器壳体固有频率及振型.最后以各轴承座处的动态支反力为激励,采用模态叠加法计算壳体结构的动态响应,获得了壳体表面的振动信息.仿真结果表明:在扭矩一定时,变速器壳体表面振动加速度幅值随转速升高呈增大趋势,与实验台架实测结果吻合良好,并且误差在10%以内.     

辊压适张对75Cr1材质圆锯片模态频率特性的影响

为了改善75Cr1圆锯片的振动特性,运用有限元法对不同辊压工艺参数下的圆锯片进行模态分析,得出圆锯片旋转过程中齿通频率范围内的模态振型以及固有频率。模态试验测试发现辊压后圆锯片各阶固有频率会升高,验证了有限元法的有效性。研究结果表明,在(5 954～7 578) Hz频率范围内,辊压处理后圆锯片模态振型减少;模态振型出现顺序发生改变,高阶振型向低阶移动,中间阶次振型向高阶移动;固有频率分布规律发生改变,辊压前在齿通频率范围内固有频率分布均匀,辊压后不再均匀,而呈现一种前段密、后段疏的分布特性。     

基于振动速度与噪音的横梁动态特性优化

针对某型小五轴高精密数控机床加工精度不高的问题,对其横梁的动态性能进行研究.采用锤击模态测试实验与有限元模拟计算相结合的方法,对横梁的固有频率进行研究;测量主轴不同转速下的振动速度和振动噪音,通过赋权处理,建立振动评价指标方程,得到优化目标;对所研究横梁进行形状优化.试验与仿真所得固有频率最大误差为5.76%;基于主轴振动情况确定83~117 Hz的频率范围,作为横梁设计时需要避开的低阶固有频率范围.经过形状优化后,横梁的一阶固有频率为139 Hz,相较于原横梁增加了约20.870%,横梁的动态性能得到改善.     

纵轴式掘进机截割系统模态仿真及试验

为了研究纵轴式掘进机截割系统动态响应特性,基于Pro/E和ADAMS联合建立了截割系统振动分析动力学模型;并通过施加简谐激励对截割系统进行受迫振动特性分析,得到3处响应敏感的共振频率。采用锤击法对掘进机截割系统施加激振力,进行试验模态研究。选取复模态单自由度拟合法进行数据拟合,得到截割系统在竖直方向上的前5阶试验模态参数。研究结果表明:第1阶、第2阶试验模态固有频率分别与20 Hz、120 Hz仿真共振频率相近;第3阶、第4阶和第5阶试验模态固有频率则没有相近的仿真共振频率与其对应。说明采用简谐激励进行振动仿真并不能完全激励出截割系统的共振响应频率,而采用试验模态分析法,在验证仿真分析结果的同时,还可获得更为完整的截割系统模态参数。     

烟叶分拣装置机架振动特性分析及优化

为分析烟叶分拣装置中机架的振动特性,利用Workbench软件对机架进行了模态分析,提取了1~4阶机架固有频率和振型,以提高低阶固有频率和降低低阶振型模态位移为目标,优化了机架结构。仿真结果表明:支架梁的壁厚由3 mm增至5 mm,分拣装置的1阶模态固有频率由55.179Hz提高到66.641Hz,机架1阶振型位移由155.95 mm下降至109.1 mm,2阶横振型位移由176.53 mm下降至146.73 mm,提高了机架低阶固有频率,降低了低阶振型位移。该研究为烟叶分拣装置的减振设计提供了参考。     

星载ATP二维转台抗力学环境设计

为了使某星载二维光电转台满足飞行平台对载荷动力学性能的要求,首先,对二维转台及其光学负载试验件进行力学摸底试验,找到初期结构抗力学环境性能的缺陷和不足。其次,通过对振动控制理论和轴系支撑刚度理论的分析、总结,指出了二维转台抗力学设计的关键,并为优化设计指明了方法和途径。最后,对二维转台支撑轴系和负载特性进行了详细地优化设计,并对改进后的新结构再次进行全面的力学环境试验。试验结果表明:二维转台的一阶固有频率得到大幅度提高,由之前的60 Hz提高到了90 Hz;沿平台发射方向的共振频率也由70 Hz提高到110 Hz,完全使载荷与平台的振动解耦;并且系统振动响应的非线性也得到了有效的改善。所以,优化设计后二维转台系统的动力学特性从根本上得到了改善,并能够通过航天鉴定级力学环境试验的考核。     

轧机机架的动态特性仿真与结构优化

应用有限元分析方法,对某铝带二辊轧机机架装配系统进行了动态特性仿真,得出了固有频率和振型的变化规律.针对轧机机架的薄弱环节,通过参数化方法进行灵敏度分析和结构优化设计,使系统的动态特性得到提高,该结论为高性能轧机的设计优化,提供了一定的参考.     

汽车变速器齿轮传动系统动态特性研究及优化

针对汽车在运行过程中汽车变速器的振动问题,以汽车变速器三挡为研究对象,通过MASTA软件对其进行载荷谱分析,再以提高齿轮的承载能力和尺寸的比值为目标,对三挡啮合齿轮进行优化设计,得到新的模数与螺旋角.综合考虑动态啮合刚度、齿侧间隙、轴承游隙、传递误差的影响建立斜齿轮弯扭耦合的6自由度非线性动力学模型并对传动系统的振动特性进行分析.根据优化前后的振动特性对比,提出了将振动时域信号转化为频域信号进行对比的方法,使得结果更加直观.通过快速傅里叶变换将振动时域信号转化为频域信号.结果表明,优化后齿轮的振动特性有明显的改善,尤其是z向振动减小达到1/4左右.本研究为汽车变速器的振动特性优化提供一定的理论依据.     

超声振动辅助车削高温合金和铝镁合金研究

针对GH4169镍基高温合金和5A06铝镁合金切削加工困难,以及已加工表面质量和加工精度要求高等难题,从切削原理及加工工艺入手,采用超声振动方法设计超声振动车削加工系统.利用该加工系统对GH4169和5A06两种合金材料做超声振动车削与普通车削的对比试验.结果表明:超声振动辅助车削高温合金和铝镁合金中工艺参数对已加工工件的表面粗糙度、表面形貌和切屑形态影响明显,合理选择各工艺参数能够有效地改善加工质量,使得超声振动车削的加工效果明显好于普通车削.     

盾构机多级行星减速器箱体模态分析与试验

建立了盾构机多级行星减速器箱体有限元模型,计算了其特征值问题,提取了箱体低阶固有频率及相应振型,并对其振动模式进行了分析。根据实验模态分析理论,采用脉冲激励法进行了减速器箱体的模态试验,运用最小二乘复频域法分析了模态数据,获取了箱体固有特性,并通过模态置信判据验证了实验模态参数。模态分析表明,理论结果和实验数据具有较好的一致性,相互检验了理论模型和试验方法的正确性,传动系统和箱体不会出现耦合共振现象,箱体高速端的局部振动较大,运行中箱体扭转振动模式较为突出。研究结果为盾构机减速器动态结构优化提供了理论依据和试验支撑。     

风电主齿轮箱动态响应分析

以某3 MW风电齿轮箱为研究对象,通过导入壳体、齿圈、转架有限元凝聚刚度矩阵,建立基于MASTA的多柔体动力学模型,分析发现箱体在三级齿轮啮合频率附近有最高的动能分布,齿轮箱在高速级齿轮第一阶啮合频率激励下有最大的振动响应,且计算结果和试验测试结果基本符合。该结果可对风电齿轮箱设计阶段进行振动风险规避提供一定计算参考。     

脉冲态空化射流掩模电解加工试验研究

针对掩模电解加工金属表面微凹坑过程中存在的电解产物排出困难的技术问题,创新性地提出脉冲态空化射流掩模电解加工方法.为了研究该工艺的加工特性,设计了单个微凹坑和阵列微凹坑的加工工艺试验.研究了不同冲液类型、气液比例、气体脉冲频率对于微凹坑表面形貌的影响规律.试验结果表明,采用脉冲态空化射流式的冲液类型相比于传统的纯射流式更具优势,能加工出深径比更高的微凹坑结构;选择较高的气液比例和较低的气体脉冲频率有利于提高微凹坑的深径比;同时推论出脉冲态空化射流掩模电解加工的脉冲扰流与气蚀效应是电解产物及时排出的原因.该方法能够有效改善流场,是实现高效率、高均匀性的表面微凹坑结构的前提.     

轴向超声振动辅助钻削机理与试验研究

针对传统钻削过程中经常出现断屑、排屑困难以及加工质量差等问题, 提出了轴向超声振动辅助钻削加工方法,并研究了其运动特性和断屑机理.利用自行设计的轴向超声振动辅助钻削系统对45号钢进行了传统钻削与轴向超声振动辅助钻削的对比试验.从孔的粗糙度、表面微观形貌、切屑形态等方面进行研究.结果表明,相对于传统钻削,轴向超声振动辅助钻削能有效降低孔表面粗糙度,改善孔表面微观形貌.另外,对试验结果进行方差分析,结果显示主轴转速和超声振幅对孔表面粗糙度有显著影响,其中当振幅在20μm,主轴转速在450r/min时加工效果最好.     

2(3PUS+S)型并联机构驱动部件振动响应特性分析

本文以一种2(3PUS+S)并联机构模拟人工髋关节摩擦磨损试验为背景,针对目前机构驱动部件振动响应特性分析需要大量理论公式推导的问题,提出了一种驱动部件振动响应特性分析的方法。该方法主要以软件操作为主,简单易懂、测试精度高。本文抓住驱动部件的主体部分——滚珠丝杠副,使用SolidWorks对滚珠丝杠副进行三维建模,将模型导入Adams软件中,进行动力学分析,得到单个滚珠的撞击力曲线图;然后利用Workbench进行模态分析得到系统的固有频率和振型;最后,基于瞬态动力学理论,利用Workbench软件结合滚珠和滚道的撞击力以及系统的固有频率和振型,进行振动响应分析,得到了螺母的加速度振动响应曲线,结果表明：螺母加速度振动响应的振幅和测点位置有关。通过振动响应的分析,可以验证设备可靠性,也为以后的结构参数优化设计提供理论依据。     

风电增速齿轮箱动力学性能优化方法

建立增速齿轮箱动力学分析有限元模型,利用Lanczos法求得齿轮系统的振动模态;以齿轮副时变啮合刚度激励、齿面综合误差激励和轮齿啮合冲击激励为内部作用激励,采用直接积分法求得箱体表面节点的动态响应。选取箱体上12个主要结构参数作为动力学性能优化的设计变量,齿轮箱体积为状态变量,以齿轮箱表面振动加速度的均方根值最小为动力学性能优化的目标函数,利用零阶与一阶优化算法求得最优设计变量。结果表明:优化前后箱体均不产生共振,且满足静力学条件;优化后目标函数减小37.5%,箱体各计算点的振动响应均有较大幅度的减小,最大减小量为54%。