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柔性轴主动矢量推进装置螺旋桨轨迹求解与分析

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机械传动 2009年第3期33卷 4-6,10页

作者：徐海军潘存云方世鹏邓豪国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

利用球齿轮和万向节结构的柔性轴具有空间弯曲并可以自旋的特性,研究了将其作为矢量推进装置中螺旋桨的驱动轴并通过直线电机驱动,从而产生空间矢量力的方法。对该装置进行正运动学建模并设定求解准则,然后在Matlab中对该模型进行计算... 详细信息

利用球齿轮和万向节结构的柔性轴具有空间弯曲并可以自旋的特性,研究了将其作为矢量推进装置中螺旋桨的驱动轴并通过直线电机驱动,从而产生空间矢量力的方法。对该装置进行正运动学建模并设定求解准则,然后在Matlab中对该模型进行计算和仿真,分析矢量推进装置所产生的矢量推进力的方向矢量与直线电机工作参数的关系。分析结果表明,通过两个直线电机的控制可以唯一地确定柔性轴和螺旋桨的空间姿态,所产生的矢量推进力的方向也具有唯一性。该模型的建立与分析为主动矢量推进装置的控制系统设计奠定了基础。

关键词：球齿轮柔性轴矢量力运动学 Matlab

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柔性轴扭振系统实验台及其实验

实验室研究与探索 2009年第8期28卷 45-47页

作者：刘振峰常非上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

介绍一种"先建模,再校核,后修正"的思想方法,通过向系统输入不同频率的正弦信号、测量系统的输入信号和输出信号,得到两者的幅值比和相位差,从而得到系统的实际频率响应曲线,并将其与由系统传递函数得到的理论曲线进行比较,进而修正传... 详细信息

介绍一种"先建模,再校核,后修正"的思想方法,通过向系统输入不同频率的正弦信号、测量系统的输入信号和输出信号,得到两者的幅值比和相位差,从而得到系统的实际频率响应曲线,并将其与由系统传递函数得到的理论曲线进行比较,进而修正传递函数的参数值,以获得最理想的实际系统理论模型。实验结果表明,不论是设计方案、机电设计部分还是相关软件的应用上,都达到了预期的效果,对柔性轴扭振系统的优化设计具有参考意义。

关键词：柔性轴频率响应扭振测试实验

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新型潜油螺杆泵柔性轴失稳特性

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2022年第1期41卷 47-51页

作者：程天才姜民政董康兴徐书凡李葳东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 大庆油田有限责任公司第二采油厂黑龙江大庆163318 大庆油田有限责任公司第四采油厂黑龙江大庆163318

针对常规潜油螺杆泵机组因各部件串联布置、轴向尺寸较大对定向井和水平井适应能力差的问题,设计了新型潜油螺杆泵.结合实际工况对新型泵的柔性轴进行受力分析并建立失稳力学模型,运用能量法和守恒原理推导出柔性轴临界失稳长度方程;在... 详细信息

针对常规潜油螺杆泵机组因各部件串联布置、轴向尺寸较大对定向井和水平井适应能力差的问题,设计了新型潜油螺杆泵.结合实际工况对新型泵的柔性轴进行受力分析并建立失稳力学模型,运用能量法和守恒原理推导出柔性轴临界失稳长度方程;在此基础上研究轴向力、泵挂深度和过盈量对柔性轴失稳特性的影响.研究结果表明:轴向力、泵挂深度与柔性轴临界失稳长度呈非线性递减关系,而过盈量与失稳长度呈非线性递增关系.研究结论对选择螺杆泵合理结构参数、确定扶正器安放位置具有参考价值.

关键词：新型潜油螺杆泵机泵一体柔性轴能量法临界失稳

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柔性轴往复密封研发和性能分析

柔性轴往复密封研发和性能分析

作者：杜江北京化工大学

学位级别：硕士

柔性轴具有较好的变形回弹性能,广泛应用于航天、化工等多个领域。但由于表面不规则、柔性变形等特点,在运动时的密封问题尤为突出。因而,提出了一种具有可调控、自增压、低能耗特点的柔性轴往复密封装置并申请了国家发明专利。采用有... 详细信息

柔性轴具有较好的变形回弹性能,广泛应用于航天、化工等多个领域。但由于表面不规则、柔性变形等特点,在运动时的密封问题尤为突出。因而,提出了一种具有可调控、自增压、低能耗特点的柔性轴往复密封装置并申请了国家发明专利。采用有限元计算和试验相结合的方法深入系统地研究了柔性轴往复密封的静态和动态性能。采用ABAQUS软件,建立了柔性轴往复密封静态有限元模型。分析了预装和加压的静态工况下密封件和柔性轴的变形及应力分布,确定了评价柔性轴往复密封静态性能的技术指标:强度安全裕量、接触应力裕量和静摩擦力裕量,分别反映密封件的强度性能、静密封性能和启动性能。研究了工作参数和结构参数对静态性能的影响规律。结果表明:随调控压力的增加密封件的强度性能和启动性能降低,静密封性能增加。介质压力可以在一定程度上改善密封件的强度性能和启动性能。采用单参数和正交优化的方法,研究了增压系数、变形系数、间隙系数等结构参数对静态性能的影响规律。得到了最优静态性能下的结构参数组合方案。建立了柔性轴往复密封动态有限元模型。对比分析了密封动态和静态时的变形和应力分布特点。提出了评价动态性能的技术指标:泄漏率、动摩擦力、密封功耗。研究了调控压力和介质压力对动态性能的影响规律。结果表明:当调控压力大于介质压力时泄漏率较小,动摩擦力和密封功耗随调控压力的提高呈线性增加的趋势,随介质压力的提高呈线性减小的趋势。综合分析了调控压力、介质压力和泄漏率之间的动态关系,得到了三者的对应关系,并拟合了关联公式。根据静态和动态性能的研究成果,总结了柔性轴往复密封的设计方法,降低了设计时间成本,缩短了设计周期。研制了柔性轴往复密封和试验系统,完成了摩擦力和密封性能试验。验证了柔性轴往复密封在实际工况中良好的密封性能和运行性能。试验结果与有限元分析的结论进行了对比,验证了有限元分析的正确性。通过对柔性轴往复密封的性能研究,验证了柔性轴往复密封的实用效果。柔性轴往复密封的成功研发,为高压、高速往复密封技术提供了全新的思路,为柔性轴类密封技术和实现高效调控积累了经验,对有效提高往复密封性能,拓展技术工程应用范围,作出了一定的贡献。

关键词：柔性轴往复密封静态性能动态性能

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柔性轴车削加工的动力学仿真及误差研究

柔性轴车削加工的动力学仿真及误差研究

作者：冯慧娟河北工业大学

学位级别：硕士

柔性轴在实际生产中具有重要的应用价值以及广泛的使用范围，但是由于柔性轴的长径比大，容易在车削力的作用下产生弯曲变形，其车削加工仍是一个工艺难题。本文着重研究了柔性轴加工的动力学特性以及预测加工误差的方法。论文在分析... 详细信息

柔性轴在实际生产中具有重要的应用价值以及广泛的使用范围，但是由于柔性轴的长径比大，容易在车削力的作用下产生弯曲变形，其车削加工仍是一个工艺难题。本文着重研究了柔性轴加工的动力学特性以及预测加工误差的方法。论文在分析金属切削基础理论的基础上，借助有限元软件DEFORM，建立车削加工有限元简化模型，通过求解该有限元模型，分析切削参数对切削力波动、切削温度分布的影响情况。仿真结果表明，切深抗力随着切削速度的增大而减小，随进给量、背吃刀量的增大而增大，与实际情况相符合。获得切削力的变化情况后，为了对加工误差进行预测，本文构建了两种预测模型，一种为理论计算模型，一种为有限元分析模型，利用两种模型分别对误差进行了计算。两种模型的计算结果表明，在车削力的作用下，柔性轴两端变形小，中间变形大，所以切削后的柔性轴呈腰鼓形，与实际情况是相符的。理论计算结果较有限元计算结果大，虽然两者有所区别，但对柔性轴加工后理论误差的预测都有指导作用。然后，分析研究了零件长径比对柔性轴误差的影响。有限元分析结果表明，在长径比及其他条件相同的情况下，柔性轴直径与长度的变化都不会影响其加工误差的极大值的大小;而随着长径比的增大，柔性轴的加工误差的极大值呈指数函数形式增大。最后，在数控车床上对不同长径比工件进行了柔性轴车削实验，实验数据与理论计算得到的结果基本相符。进一步证明了本文所建误差预测模型具有一定的应用价值。

关键词：柔性轴车削数值仿真变形预测

非稳态非线性油膜力作用下柔性轴裂纹转子的动力特性分析

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固体力学学报 2002年第4期23卷 439-445页

作者：于洪洁吕和祥裘春航大连理工大学工程力学系大连116023

分析了在动载轴承非稳态非线性油膜力作用下 ,具有横向裂纹柔性轴Jeffcott转子在非线性涡动影响下的动力特性 .通过数值计算表明 ,在油膜失稳转速前 ,随着裂纹轴刚度变化比的增大 ,系统在低转速区域内具有丰富的非线性动力行为 ,出现倍... 详细信息

分析了在动载轴承非稳态非线性油膜力作用下 ,具有横向裂纹柔性轴Jeffcott转子在非线性涡动影响下的动力特性 .通过数值计算表明 ,在油膜失稳转速前 ,随着裂纹轴刚度变化比的增大 ,系统在低转速区域内具有丰富的非线性动力行为 ,出现倍周期分叉及混沌现象 ,涡动振幅随转速升高而减小 ,直到非稳态非线性油膜失稳 .在无裂纹转子油膜临界失稳点处发现了类Hopf分叉现象 ,系统运动由平衡变为拟周期运动 ;裂纹转子在油膜临界失稳时的系统运动亦为拟周期运动 .裂纹转子轴刚度变化对油膜失稳点及油膜失稳之后转子的运动影响不大 ,转子系统作拟周期运动 .

关键词：非稳态非线性油膜力柔性轴动力特性裂纹转子非线性涡动油膜失稳分叉混沌

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一种含柔性轴的超声电机定位特性研究

空间控制技术与应用 2020年第4期46卷 52-57页

作者：周宁宁李锦棒卿涛张激扬马金芝陈鹏飞北京控制工程研究所精密转动和传动机构长寿命技术北京市重点实验室北京100090 宁波大学机械工程与力学学院宁波315211

为了进一步提高超声电机的定位精度,满足航空航天驱动机构对高定位精度的迫切需求,采用柔性轴提高超声电机运行稳定性,并基于电机瞬态响应特性,实现超声电机的高精度定位性能。超声电机具有响应快的特点,具有实现高定位精度的可能,但由... 详细信息

为了进一步提高超声电机的定位精度,满足航空航天驱动机构对高定位精度的迫切需求,采用柔性轴提高超声电机运行稳定性,并基于电机瞬态响应特性,实现超声电机的高精度定位性能。超声电机具有响应快的特点,具有实现高定位精度的可能,但由于其步进特性不清晰,运行波动较大,其潜力尚未被完全挖掘。针对该问题,首先探索超声电机的步进特性,得到不同负载下电机的步进规律,然后采用连续模式和步进模式相结合的控制策略,实现了超声电机的高精度定位特性。研究结果表明:采用柔性轴后,电机步进波动大幅降低,电机定位精度可达0.48″,所需的定位时间小于1.34 s.

关键词：超声电机柔性轴高定位精度高分辨率

考虑间隙和柔性轴的圆柱分度凸轮机构动力学特性研究

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机械传动 2005年第4期29卷 14-16页

作者：张俊宗振华杨晓平金建新襄樊学院机械系湖北襄樊441053 华中科技大学机械学院湖北武汉430074

对圆柱分度凸轮机构动力学特性进行了研究,在考虑间隙存在和柔性轴的前提下建立了系统的动力学方程,并应用有限差分法进行求解。结果表明从动件的最大角加速度提高了24.3%,凸轮轴的角速度高频振荡,波动幅值为3.2%,这为高速凸轮机构设计... 详细信息

对圆柱分度凸轮机构动力学特性进行了研究,在考虑间隙存在和柔性轴的前提下建立了系统的动力学方程,并应用有限差分法进行求解。结果表明从动件的最大角加速度提高了24.3%,凸轮轴的角速度高频振荡,波动幅值为3.2%,这为高速凸轮机构设计提供了依据。

关键词：圆柱分度凸轮动力学分析间隙柔性轴机构动力学特性研究动力学方程有限差分法

采煤机截割部柔性轴行星齿轮系统动力学及均载特性研究

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采煤机截割部柔性轴行星齿轮系统动力学及均载特性研究

作者：何佳佳河南理工大学

学位级别：硕士

行星齿轮系统以其紧凑的结构、较小的质量、较大的承载能力等特点在航空航天、船舶汽车及地下开采方面应用广泛。随着设备向高精度、大功率、高可靠性、长寿命等方向发展,对行星齿轮系统动力学的研究提出了更高的要求。对于低速重载等... 详细信息

行星齿轮系统以其紧凑的结构、较小的质量、较大的承载能力等特点在航空航天、船舶汽车及地下开采方面应用广泛。随着设备向高精度、大功率、高可靠性、长寿命等方向发展,对行星齿轮系统动力学的研究提出了更高的要求。对于低速重载等行星传动设备来说,受加工精度及安装条件限制造成构件误差不可避免,使得各行星轮传动过程中载荷分配不均现象严重,导致系统振动、噪声加剧,承载能力、可靠性及使用寿命降低。为提升系统的承载能力,减小系统的振动冲击,引入构件浮动概念并分析了构件误差、浮动状态与系统动态响应及均载特性间的关系,为系统结构优化提供参考依据。本文以MG300/700-WD无链电牵引型采煤机摇臂齿轮箱为例,结合太阳轮、柔性轴结构行星轮联合浮动特点,采用动力学的研究方法对误差作用下不同浮动状态的行星齿轮系统动态响应及均载特性进行深入分析。具体内容如下:(1)基于行星齿轮系统的结构特点,考虑到构件浮动类型,建立了含柔性轴结构的行星齿轮系统动力学模型,综合考虑了构件误差、扭转变形及外部负载等因素影响,基于牛顿第二定律对无浮动及构件浮动状态下系统的动力学方程进行了推导。(2)考虑了构件误差及浮动形式等因素,对构件制造安装误差、齿廓误差、浮动误差及综合误差进行分析,对系统动态啮合刚度计算公式进行推导,并分析了综合误差对齿轮副啮合刚度的影响,得到了综合误差的误差范围。(3)采用Runge-Kutta法对无误差及不同误差状态下系统动态响应特性进行求解,从时域及频域的角度分析了误差及构件浮动形式对系统动态响应的影响。(4)基于对系统动态响应及动态啮合力的分析结果可得系统均载系数的计算公式,对误差作用下系统不同浮动状态的均载系数进行计算,并分析了均载特性随浮动状态及构件误差的变化情况。考虑到误差与浮动量的关系,研究了不同浮动状态下浮动构件浮动量随误差的变化情况,研究结果为行星齿轮系统浮动构件的设计奠定理论基础。

关键词：行星传动柔性轴构件误差动态响应均载特性