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冲击载荷下机器人关节系统动态特性研究

机械传动 2022年第8期46卷 1-7页

作者：莫帅李旭杨振宁周长鹏岑国建黄云生天津工业大学机械工程学院天津300387 天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387 江苏万基传动科技有限公司江苏泰州225400 宁波中大力德智能传动股份有限公司浙江宁波315301 深圳市合发齿轮机械有限公司广东深圳518109

为了研究微型机器人关节在非稳定工作状态下的机电耦合作用机理,考虑误差以及齿轮啮合时变刚度,采用集中参数法,建立了电机拖动二级串联行星齿轮传动系统的机电耦合模型,计算求解得到了系统的固有频率以及质量参数对系统固有频率的影响... 详细信息

为了研究微型机器人关节在非稳定工作状态下的机电耦合作用机理,考虑误差以及齿轮啮合时变刚度,采用集中参数法,建立了电机拖动二级串联行星齿轮传动系统的机电耦合模型,计算求解得到了系统的固有频率以及质量参数对系统固有频率的影响、模态能的分布规律,分析了在冲击载荷下齿轮系统的扭振特性。结果表明,零件质量增加将使系统固有频率降低;系统模态能主要表现为低阶扭转振动应变能和高阶动能;在冲击过程中,系统表现为1阶固有频率与1倍啮合频率主导的振动模式。

关键词：机电耦合行星传动冲击载荷固有特性振型

基于永磁传动的滚动轴承-转子系统振动特性研究

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轴承 2022年第4期 37-43页

作者：牟红刚薛桥丁莉宗剑韩伟江苏航空职业技术学院江苏镇江212134

对采用永磁传动的某离心泵转子系统振动特性展开分析。首先,对支承转子系统的角接触球轴承和圆柱滚子轴承的径向刚度进行计算;其次,将同步永磁联轴器(SPMC)连接的电动机转子轴和泵转子轴在磁耦合处进行“隔离”处理,分别对两转子轴进行... 详细信息

对采用永磁传动的某离心泵转子系统振动特性展开分析。首先,对支承转子系统的角接触球轴承和圆柱滚子轴承的径向刚度进行计算;其次,将同步永磁联轴器(SPMC)连接的电动机转子轴和泵转子轴在磁耦合处进行“隔离”处理,分别对两转子轴进行模态分析,求解其固有频率、临界转速及振型;最后,计算SPMC主动转子与从动转子之间的不平衡磁拉力,以SPMC的不平衡磁拉力和叶轮的不平衡力为激振源,对电动机转子轴和泵转子轴进行振动响应分析。结果表明:采用永磁传动的离心泵转子系统在工作转速附近不存在共振风险;在单一激振源或多激振源的联合激励作用下,电动机转子轴和离心泵转子轴的测点振动速度均较小,SPMC的径向安装误差对转子系统的振动影响不敏感,采用永磁传动的转子系统表现出良好的振动特性。

关键词：滚动轴承离心泵转子模态分析振型固有频率临界转速

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测试振型的修正在结构动力修正中的应用

振动与冲击 1991年第2期10卷 14-19,40页

作者：罗华耿华自力陈德成北京大学

本文介绍了试验振型的加权优化修正及其在结构动力修正中的应用。直接利用试验模态数据进行结构动力修正,虽然直观、方便,但对实验数据提出了很高的要求。本文的方法利用有限元的数据,降低了对试验数据的要求,尤其是放松了对传感器精确... 详细信息

本文介绍了试验振型的加权优化修正及其在结构动力修正中的应用。直接利用试验模态数据进行结构动力修正,虽然直观、方便,但对实验数据提出了很高的要求。本文的方法利用有限元的数据,降低了对试验数据的要求,尤其是放松了对传感器精确标定的要求,大大地加宽了结构动力修正方法的工程应用范围。

关键词：测试振型结构振动动力修正

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燃气轮机单转子系统建模仿真研究

舰船科学技术 2023年第2期45卷 118-121页

作者：曾凡刘永葆王强海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

利用专业转子动力学分析软件对燃机单转子动力系统进行分析。根据转子系统各部件的尺寸参数、材料参数以及轴承参数,建立单转子系统的三维实体模型,并进行有限元计算分析,得到转子系统的坎贝尔图、临界转速及振型。基于该模型进行单转... 详细信息

利用专业转子动力学分析软件对燃机单转子动力系统进行分析。根据转子系统各部件的尺寸参数、材料参数以及轴承参数,建立单转子系统的三维实体模型,并进行有限元计算分析,得到转子系统的坎贝尔图、临界转速及振型。基于该模型进行单转子系统轴系标高的计算,得到需要调整的轴系轴承支座的初始位移参数,为实际调整提供依据。

关键词：转子动力学临界转速振型标高

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曲线梁桥振型主方向判定方法研究

公路交通科技 2010年第2期27卷 79-84页

作者：邢世玲叶见曙余波东南大学交通学院江苏南京210096 南京工业大学土木学院江苏南京210009 北京公科固桥技术有限公司北京100088

由于曲线梁桥独特的构造特点,其振型存在"弯扭耦合"现象。为了判定曲线梁桥各阶"弯扭耦合"振型的主方向是弯曲或纯扭转,把曲线梁桥的每阶振型分解为竖向弯曲、纯扭转、横向弯曲和纵向移动4个子方向,把每阶振型的能量亦分成竖向弯曲能量... 详细信息

由于曲线梁桥独特的构造特点,其振型存在"弯扭耦合"现象。为了判定曲线梁桥各阶"弯扭耦合"振型的主方向是弯曲或纯扭转,把曲线梁桥的每阶振型分解为竖向弯曲、纯扭转、横向弯曲和纵向移动4个子方向,把每阶振型的能量亦分成竖向弯曲能量、扭转能量、横向弯曲能量和沿纵向平移能量4个方向上的能量,引入4个方向参数来分别表示各子方向能量所占各阶振型能量的比值。然后从结构动力学理论知识出发,根据无阻尼系统每阶振型动能和变形能之和为常数的基本原理,推导了4个方向参数的计算公式,推导结果显示,方向系数仅为结构质量、截面几何特性和振型向量的表达式。最后提出了一种根据方向参数值的大小判定曲线梁桥各阶振型以哪个子方向为主的方法,并通过实例介绍了该方法的应用。

关键词：桥梁工程曲线梁桥能量守恒原理振型方向参数弯扭耦合

基于振型相关度的网壳结构状态特征向量试验研究

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空间结构 2015年第1期21卷 14-18,33页

作者：王卓闫晓宇闫维明国家开放大学工学院北京100039 北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124

提出一种基于振型相关度的网壳结构状态特征向量,该向量的构造仅使用少量模态和有限测点.通过一个网壳结构模型试验分别设计结构质量和刚度改变的8个结构状态工况,实测各工况的状态特征向量,并对其性质进行检验,结果表明,所提出的结构... 详细信息

提出一种基于振型相关度的网壳结构状态特征向量,该向量的构造仅使用少量模态和有限测点.通过一个网壳结构模型试验分别设计结构质量和刚度改变的8个结构状态工况,实测各工况的状态特征向量,并对其性质进行检验,结果表明,所提出的结构状态特征向量具有较好的敏感性、可辨识性和抗噪性.最后,通过对试验模型的有限元分析,证明了状态特征向量用于损伤识别的可能性.

关键词：网壳振型特征向量状态识别试验

基于临界转速与振型相似的涡轴发动机模拟转子实验台设计方法

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机械设计 2021年第6期38卷 45-50页

作者：廖子豪宾光富李超袁巍湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

针对涡轴发动机由于燃发转子零部件多、转速高、流固热耦合导致振动特性复杂,难以通过整机试验揭示振动特性机理的问题,在结构相似的基础上,采用相似设计基本理论,提出通过各阶临界转速之比相等和振型相似的涡轴发动机模拟转子实验台的... 详细信息

针对涡轴发动机由于燃发转子零部件多、转速高、流固热耦合导致振动特性复杂,难以通过整机试验揭示振动特性机理的问题,在结构相似的基础上,采用相似设计基本理论,提出通过各阶临界转速之比相等和振型相似的涡轴发动机模拟转子实验台的设计方法。首先阐述了相似设计理论并推导出转子系统质量、刚度和固有频率之间的相似关系表达式。然后以某型涡轴发动机燃发转子模拟实验台设计为例,在其工作转速的基础上,依照各阶临界转速之比相等与振型相似的设计原则,对涡轮盘、转轴、弹性支撑等模拟转子结构件进行反求等效设计,从而构建出同原型机动力学特性相似的模拟转子有限元模型,分析其前3阶临界转速及对应的振型,与原型机相应临界转速值最大误差为3.5%。最后通过试验测试该模拟转子实验台临界转速与振动响应,验证了该相似设计方法的正确性。该方法可拓展到类似转子结构的设计过程。

关键词：动力学相似临界转速振型有限元模型涡轴发动机转子

考虑结合面特性的锭子组合系统固有频率与振型

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天津工业大学学报 2018年第5期37卷 70-77页

作者：周国庆杨会会袁汝旺韩雪蒋秀明罗孝天津工业大学机械工程学院天津300387 天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387

为了分析锭子组合系统结合面磨损所引起的振动对纺纱质量的影响,利用变化的弹簧-阻尼单元模拟锭子-纱管结合面磨损情况,建立锭子-纱管结合面接触模型与锭子组合系统动力学模型,并通过ANSYS对锭子组合系统进行模态仿真分析.结果表明:锭子... 详细信息

为了分析锭子组合系统结合面磨损所引起的振动对纺纱质量的影响,利用变化的弹簧-阻尼单元模拟锭子-纱管结合面磨损情况,建立锭子-纱管结合面接触模型与锭子组合系统动力学模型,并通过ANSYS对锭子组合系统进行模态仿真分析.结果表明:锭子-纱管结合面磨损影响锭子组合系统的固有频率与振型,锭杆与纱管天眼结合面周向单侧接触比周向完全接触产生的影响大,且锭子与纱管下底口结合面比锭杆与纱管天眼结合面磨损产生的影响更大,易导致纺纱过程中出现张力波动与纱线断头;并验证额定转速18 000 r/min非临界转速,通过振型分析确定额定转速条件下纱管振程检测的合理位置为纱管顶部,为锭子与纱管结构优化和组合系统振动分析提供了理论参考与实验仿真方法.

关键词：锭子组合系统结合面固有频率振型纺纱质量

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温度对梁式压电俘能器性能的影响研究

温度对梁式压电俘能器性能的影响研究

作者：蔡奕霖北京交通大学

学位级别：硕士

近几十年,我国基础设施建设领域迅猛发展,已逐步建成了世界领先的交通道路网络。随着社会需求的改变,公路、铁路和桥梁需修建到更为恶劣的自然环境中,连通偏远地区,推动当地经济发展。桥梁无线传感器等用电系统采用绿色、便利和低成本... 详细信息

近几十年,我国基础设施建设领域迅猛发展,已逐步建成了世界领先的交通道路网络。随着社会需求的改变,公路、铁路和桥梁需修建到更为恶劣的自然环境中,连通偏远地区,推动当地经济发展。桥梁无线传感器等用电系统采用绿色、便利和低成本的电能供应成为较为尖锐、亟待解决的问题。在交通智能化的大背景下,利用压电效应通过压电俘能器将结构振动能量转化为电能,为桥梁中的用电系统供电,已经成为当前的研究热点,研究较为成熟的是梁式压电俘能器。国内外学者为满足实际供电需求而不断提升俘能器输出性能,同时需要考虑并解决实际工况中自然环境因素造成俘能器输出性能降低的问题,其中环境温度荷载作为环境影响因素中的重要组成部分,应给予重视。本文明确环境温度荷载导致梁式压电俘能器输出性能下降的影响机制,为降低温度对梁式压电俘能器输出性能方法提供理论依据。本文以悬臂梁式压电俘能器和双端固支梁式压电俘能器为研究对象,采用理论分析确定温度荷载造成两种梁式压电俘能器的主要影响因素,通过仿真计算结合试验测量的方式对温度荷载影响梁式压电俘能器输出性能的影响机制进行研究。本文研究内容如下:首先,利用线性热压电本构方程推导两种梁式压电俘能器的输出电压表达式,确定温度影响梁式压电俘能器基本动力特征和输出性能的主要影响因素。其次,采用ANSYS Workbench软件利用重启动技术建立了梁式压电俘能器的力-热-电耦合有限元分析模型,用于求解受温度荷载影响的梁式压电俘能器基本动力学特性和输出性能相关结果。对稳态温度荷载作用的梁式压电俘能器负载电阻进行优化,计算得出最大实际输出功率。构建瞬态仿真分析系统,用于模拟实际温度荷载对梁式压电俘能器输出性能。同时组建了梁式压电俘能器温度试验的设备系统以及设计相应试验方案,并制作了两种梁式压电俘能器的试验梁进行该实验。然后,针对受温度影响的梁式压电俘能器影响的仿真与试验结果进行分析,从而确定温度荷载影响机制。分析发现稳态温度荷载对双端固支压电梁振型影响明显大于压电悬臂梁。随温度升高而降低的压电弹性参数c是温度导致压电悬臂梁固有频率变化的主要影响因素,当压电悬臂梁温度在-50℃升高至50℃的过程中造成压电悬臂梁一阶固有频率变化约为8%。双端固支压电梁温度变化引起的热胀冷缩是温度导致其固有频率改变的主要影响因素,在20℃至50℃范围内造成双端固支压电梁一阶固有频率变化约为7.8%,而在20℃至-50℃范围内造成双端固支压电梁一阶固有频率变化约为23.4%。温度改变压电应力参数e和相对介电参数ε是造成梁式压电俘能器输出峰值功率随温度变化的主要影响因素。压电梁温度由-50℃上升至50℃过程中,压电悬臂梁输出峰值功率整体呈上升趋势,而双端固支梁输出峰值功率在20℃时最小,当双端固支压电梁温度由20℃升高或降低时输出峰值功率增大。压电梁温度变化引起PZT-5H压电材料各参数改变,因此温度导致梁式压电俘能器输出功率频响函数曲线峰值和频带宽度发生变化。以梁式压电俘能器一阶固有频率偏移为主点的各温度荷载影响因素共同导致梁式压电俘能器输出性能受到温度影响。室温下压电悬臂梁实际输出功率最大,其实际输出功率随压电悬臂梁温度由20℃升高或降低而减小,在±50℃时输出功率分别下降91%和94%。在一定温度范围内,双端固支压电梁温度由室温升高或降低将增大其实际输出功率,梁温度超过该温度范围后继续升高或降低将导致实际输出功率降低。双端固支梁在50℃时较常温实际输出功率有明显下降,而在-50℃时实际输出功率仍大于室温下实际输出功率。仿真与试验结果分析发现双端固支压电梁俘能性能温度稳定性优于压电悬臂梁,并依据温度对两种梁式压电俘能器的影响机制提出降低温度影响的建议。最后,针对悬臂梁式压电俘能器和双端固支梁式压电俘能器进行瞬态温度荷载影响的仿真与试验,展望两种梁式压电俘能器受实际温度荷载作用下为桥梁用电系统供电的可行性。提出目前梁式压电俘能器的力-热-电耦合有限元分析计算中的不足,以及试验存在的误差。本文提出的针对受温度荷载作用俘能器基本动力特征和输出性能的仿真计算模系统,不仅适用文中两种梁式压电俘能器,对于其他结构形式的俘能器同样适用。此外,本文分析得到的温度荷载对两种梁式压电俘能器影响机制,为寻找有效降低温度荷载影响的解决方法提供了依据。通过本文的探索,为梁式压电俘能器的实际应用提供一定的借鉴。

关键词：温度梁式压电俘能器压电材料参数振型固有频率输出功率