旋转摩擦诱发非旋转体的粘滑振动特性

以旋转体和端部有集中质量的弹性阶梯形悬臂梁系统为研究对象。在旋转圆盘以匀角速度转动的情况下,根据Lagrange方程,导出了系统的运动微分方程。从理论上计算和分析了旋转摩擦诱发梁端质量块的粘滑运动规律,并对影响粘滑运动的主要因素进行了讨论。     

旋转锯切过程中摩擦引起工件振动规律的确定

通过对旋转锯切过程中工件受力及摩擦引起振动机理的研究分析, 建立了摩擦引起工件粘滑振动的运动方程, 确定了工件粘滑运动的规律, 讨论分析了工件粘滑振动时的位移、速度、加速度及作用力随时间的变化趋势, 并对工件粘滑振动的幅值及周期进行了预估。以φ１６５０冷锯机锯切０．０６×０．０６ｍ ２ 方钢为例, 对所建理论进行了验证。此项研究成果可为进一步降低锯切过程的振动噪声及提高锯机的效率提供理论依据。     

刹车系统摩擦自激振动的数值研究

建立了刹车系统的三自由度动力学方程,采用LuGre模型计算摩擦块、盘之间的摩擦力。通过数值模拟,揭示非内共振摩擦块的复杂动力学行为。研究表明,随着摩擦盘速度减小,切向静平衡状态失稳,依次出现完全滑动和非完全黏滞-滑动的干摩擦自激振动现象。当黏性摩擦系数非常大时,会导致带有非完全黏滞特征的混沌运动。扭转运动的非完全黏滞自激振动中,包含了速度快速抖动现象;而切向和扭转运动是导致低、高频噪声的原因。     

振动引起的界面切向相对运动对摩擦的影响

为了研究接触界面振动对摩擦的影响, 自主设计实验装置, 以在振动台上匀速滑动的滑块为对象, 采用理论与实验相结合的方法, 分析法向振动和切向振动引起界面切向运动减摩的机理。实验结果表明, 振动台的法向振动和切向振动经常同时存在。当界面振动, 且滑块与振动台之间的切向相对速度方向不变时, 滑块受到的平均滑动摩擦力与无振动时相同, 没有减摩作用; 当滑块与振动台之间切向相对速度的方向发生周期性变化或存在stick-slip (黏滑)时, 与无振动时相比, 滑块的平均滑动摩擦力有明显的减摩作用。根据Coulomb摩擦定律建立动力学模型进行仿真, 仿真结果与实验结果非常吻合, 说明在界面运动为已知的条件下, Coulomb摩擦模型能够反映界面间的摩擦作用。实验和仿真结果表明, 当法向振动和切向振动同时存在时, 振动引起的界面切向相对运动造成摩擦力方向的周期性变化或stick-slip是减摩的主要原因。     

轧机扭转自激振动分析

研究轧辊黏滑运动引起轧辊扭转自激振动和自激振动对带材表面质量影响 .在分析轧辊工作界面的黏滑运动基础上 ,建立轧辊转动动力学方程 .根据轧辊与带材之间黏着和滑动特点 ,对滑动非线性摩擦力进行线性化处理和求解动力学方程 ,分析扭转振动特性得出 :随着黏着时间的减少 ,扭转振动的波形逐渐由锯齿形变为正弦形 ,摩擦自激振动可以表现出低于自由振动频率的所有频率分量 ;黏着时间与扭矩增量成正比 ,与转动轴刚度和传动轴转动速度成反比 ,滑动时间基本稳定 ,黏着时间越长 ,系统吸收的能量和释放的能量越多 ,由于滑动时间一定 ,容易引起带材表面剪切冲击和表面条纹 .工业现场测试表明轧机存在工作辊扭转自激振动 .图 7,表 3,参 8.     

轮盘搭接干摩擦接触结构转子减振特性研究

轮盘搭接干摩擦接触结构转子广泛应用于航空发动机、燃气轮机等机械中，搭接结构在旋转时系统的振动响应发生变化，会影响设备的正常运转，因此有必要对搭接摩擦结构转子的振动特性进行研究。考虑到搭接结构的接触面的干摩擦特性，采用带有迟滞特性的宏观滑移模型模拟搭接结构的接触面摩擦，将转子工作时搭接结构接触面的非线性摩擦力转化为等效刚度和等效阻尼的影响。搭建搭接转子试验台，并与非搭接结构转子和螺栓连接结构转子进行对比，试验结果表明：当轮盘搭接结构转子旋转时，搭接接触面出现相对滑移，通过摩擦耗散振动能量，从而达到减振效果；螺栓连接结构和搭接结构均可降低转子振动加速度的最大值，且轮盘搭接结构转子的减振效果优于螺栓连接结构转子；增加搭接间隙会导致振动位移增大。     

旋转体体积的计算方法

为解决计算旋转体体积尚无具有普遍适用性的统一公式的问题,依据古鲁金第二定理推证得到:利用曲面积分计算空间某一平面图形∑绕直线(轴)L旋转而成的旋转体体积的通用公式;利用二重积分计算xoy面上的平面图形D绕直线(轴)L旋转而成的旋转体体积的通用公式.依据本文所证得的通用计算公式推证得到:在某些特定情形下利用定积分计算旋转体体积的具有针对性的公式.     

基于热力耦合的滑动摩擦系数模型与计算分析

为预测和控制摩擦过程,通过分析界面原子在界面势能场激励下的热振动,建立了基于摩擦界面热力耦合过程的滑动摩擦系数计算模型.计算分析表明:滑动摩擦系数随相对滑动速度增大而增大;当摩擦界面实际接触面积与载荷呈线性关系时,滑动摩擦系数与接触面积无关;当实际接触面积接近名义接触面积时,滑动摩擦系数随载荷的增加而减小;此外,滑动摩擦系数随晶格常数增大而降低,随原子质量减小而减小.     

基于热力耦合的摩擦系数计算模型与仿真研究

基于界面摩擦过程中摩擦功耗散为界面原子热振动的原理,通过对界面原子在界面势能场激励作用下热振动分析,建立了基于摩擦界面热力耦合过程的滑动摩擦系数计算模型。仿真分析表明：滑动摩擦系数随摩擦速度增加而增高;当摩擦界面实际接触面积与载荷成线性关系时,摩擦系数与接触面积无关,当实际接触面积接近名义接触面积时,摩擦系数随载荷的增加而降低;此外,滑动摩擦系数随晶格常数增大而降低,随原子质量减小而升高。     

直线振动输送机物料运动状态分析

振动输送机输送物料在运动过程中受到不连续的摩擦力及碰撞力的作用,属于强非线性动力学问题.研究物料在不同振动条件下的运动状态对振动输送机的设计至关重要.以直线振动输送机上运动的物料为研究对象,基于Coulomb摩擦定律及碰撞原理,建立了物料滑动-跳跃运动模型.并利用所建模型,分析了不同振动条件下物料运动状态的变化.研究结果表明,在物料跳跃运动过程中,存在着正向滑动甚至反向滑动,滑动作用对物料的运动有一定影响.     

考虑摩擦的平面多刚体系统的冲击问题

由于经典的多体系统冲击动力学的方法无法在冲击的瞬间计算摩擦力的积分,所以在考虑滑动粘滞、反向及保留经典的近似冲击假定的情况下,通过采用分段分析的方法,得到含摩擦的平面多刚体系统的冲击问题的理论解,即根据冲击的初始条件及几何特性,以及作者提供的公式,可以直接得到冲击后的动力学响应。     

两自由度随机干摩擦系统的Stick-Slip运动

研究具有两个摩擦面的两自由度系统,引入随机摩擦模型,考虑摩擦力的随机特性,建立了系统的随机动力学模型。通过解耦,将系统分为确定性运动和随机运动的叠加。采用事件驱动法确定系统的运动状态,是全局stick状态,还是全局slip状态,或者是一个slip状态而另一个stick状态。在确定的Stick-slip运动状态下,分别求解确定性方程的解和随机方程的均值。实例分析发现,阻尼可以改变摩擦系统的运动模式跃迁的周期特性。噪声摄动改变了Stick-slip运动的运动模式,可以通过噪声摄动控制Stick-slip运动。     

车轮型面对轮轨黏滑特性影响

利用非Hertz滚动接触理论和数值程序CONTACT分析了LM,LMA,S1002和XP55四种车轮型面与我国CHN60钢轨匹配时的轮轨黏滑特性.数值结果表明:四种车轮型面与CHN60钢轨匹配时的轮轨接触斑黏滑特性明显不同,车轮型面对轮轨接触斑面积、黏滑区分布、轮轨摩擦功等有较大影响;LM型面与CHN60匹配时的蠕滑区面积和轮轨摩擦功较大,且接触斑更容易达到饱和状态;LMA型面与CHN60匹配时的黏滑特性较佳,其接触斑面积、黏着区面积较大;S1002型面与CHN60匹配时的黏滑特性较XP55型面要好.     

底盘角系统制动颤振多体动力学建模与分析

基于多体动力学方法,考虑制动系统、悬架系统、等效传动系统的具体结构和空间位置以及制动器摩擦特性,以传动系统驱动力矩和制动压力为输入,提出了一种制动颤振瞬态动力学模型.分析了制动盘与制动块间的黏滑运动和相图特性以及制动系统和悬架系统关键部件振动特性,明确了制动颤振的主要传递路径.结果表明:制动颤振包含2种典型振动模式,一种是幅值较大、持续时间较短的冲击振动,另一种是幅值较小、持续时间较长的周期性谐波振动;制动钳和悬架关键部件均以制动盘切向振动为主,经过减振器支柱和下摆臂的传递,整车以纵向振动为主.     

雨刮器非线性黏滑振动及其对刮刷效果的影响

建立基于黏滑振动理论的雨刮器2自由度非线性动力学模型,通过数值计算的方法,利用分岔图和相轨迹证实刮刷过程中普遍存在的黏滑振动现象,并分析不同刮刷速度下的非线性黏滑振动特性;采用时间历程和等高线图分析黏滑振动的时空分布,通过占空比及对刮痕数量的定量统计,对刮刷效果进行评价分析.研究发现:不同刮刷速度下黏滑现象的发生及其振动特性具有复杂的非线性特征;当名义刮刷线速度大于0.725m·s-1时,无黏滑振动现象;提高刮刷速度能有效抑制黏滑振动的发生,减轻刮痕分布的不均匀性对刮刷效果的影响.     

可变法向压力对质量-带系统粘滑运动的影响分析

为了揭示可变法向压力对机械系统粘滑运动的影响,以含干摩擦的质量-带系统为研究对象,将驱动带速表达为可变法向压力的变化频率和加速度的函数,得出了粘滑运动发生的临界驱动带速的解析表达式,同时分析了可变法向压力对极限环幅值的影响。在发生粘滑范围内,粘滑极限环的幅值随着可变法向压力的加速度的增加而增加,而随着变化频率的增加而减小。数值仿真和虚拟实验结果表明,法向压力的变化对机械系统稳定性有很大影响,在高精度高性能的机械系统结构设计和稳定性分析中,其作用不应被忽视。     

钢领的粘着磨损

主要研究钢领的粘着磨损问题．经过观察发现钢领伴随着“撕脱”而产生表层剥落,粘着出现在钢领的启动阶段;经分析后认为,钢领和钢丝圈摩擦运行过程中,负摩擦特性是激发粘滑振动的主要因素．作者赞同Ｈａｌｌｉｎｇ 教授的观点：积极运用现有的知识来指导钢领生产,必将取得可观的经济效益．     

钢结构建筑振动阻尼比与位移振幅相关性

分析了与位移振幅相关的阻尼产生机理,表明墙体与钢结构间的黏滑摩擦使阻尼表现出与位移振幅相关的非线性特性.基于黏滑运动机理,推导了基于位移振幅的阻尼比计算表达式,从理论上分析了与位移振幅相关的阻尼机理.通过数值仿真研究验证了理论推导的正确性,分析了主体结构刚度和墙体刚度贡献、墙体产生滑移运动时的结构变形、自振频率、材料阻尼等参数对非线性阻尼的影响.通过与现场实测数据对比,验证了理论推导的可靠性.     

铰链四杆机构中RRR杆组装配模式

铰链四杆机构中的RRR二级杆组可能存在2种装配模式.运用几何学中三角形三边长的关系对铰链四杆机构中RRR杆组的装配模式进行探讨,得到铰链四杆机构中的RRR杆组两杆件共线的条件,进而结合Grashof条件得到了各种铰链四杆机构死点存在情况及在整个运动过程中RRR杆组装配模式发生变化的可能性.     

模态耦合及摩擦系数速度斜率与黏滑运动的关系

摩擦尖叫的理论目前主要有摩擦系数-速度负斜率、模态耦合、黏-滑运动和锁-滑理论,但没有一种理论可以完全解释摩擦尖叫等现象.因此,深入探讨各个理论之间的内在联系对于统一摩擦振动和噪声机理的认识至关重要.以摩擦系数及其速度特性为切入点,基于考虑摩擦系数及其速度斜率的单点接触集总参数柔体-刚体组成的二自由度非线性摩擦振动动力学模型,通过理论推导和数值计算研究摩擦系数-速度斜率对模态耦合不稳定的影响,并根据摩擦系数及其速度斜率的符号形成4个区域,分析了4个区域的黏-滑运动的特点和极限环及工况依赖性,并指出在摩擦系数-速度正斜率情况下系统参数改变会导致Hopf分岔.