吉迎冬[1]2003年在《周期时变凸轮系统的动力行为研究》文中指出在工程实际中，凸轮系统由于可以方便实现从动件给定规律而被广泛使用。当凸轮机构的运转速度较高时，系统中运动构件的惯性力剧增，所产生的构件弹性变形的影响将导致工作端运动规律偏离预定的要求，产生不容忽视的动态运动偏差。因此，高速凸轮机构的研究正日益受到广泛关注。目前，国内外对高速凸轮机构的研究一般局限于将其作为线性时不变系统来看待，迄今为止，在凸轮系统的内激励、凸轮系统的间隙问题以及含间隙凸轮系统的动力响应求解方面的研究。 本课题主要对高速凸轮机构的周期时变系统的动力学问题进行了相关研究，具体在高速凸轮机构作为周期时变系统的动力学建模、凸轮系统的周期时变模型的线性和非线性的微分方程的求解方法探索和凸轮系统的动态特性分析等方面做了一些工作。 本文首先研究了高速状态下考虑和忽略凸轮和从动件之间的间隙两类凸轮系统模型。考虑工程的实际情况，忽略一些次要因素，将实际的凸轮——从动件系统简化为与实际情形近可能接近的多自由度系统，然后在对凸轮元件的等效理论分析的基础上，将该多自由度系统简化成为便于分析求解的单自由度系统。 随后，本文采用多尺度法并结合Fourier级数展开，分析了不同的凸轮从动件运动规律和不同的凸轮的升程、停程以及回程的时间分配规律下，无间隙的周期时变凸轮系统模型的稳定性，获得了各种规律下的凸轮系统的稳定区间图。 本文采用基于Chebyshev多项式展开的方法求解凸轮系统动力学模型。结合线性周期系统微分方程理论，依据凸轮系统特征矩阵的特征值来判断系统的稳定性。 为研究了凸轮和从动件之间的含间隙的凸轮系统模型的动力学响应，本文使用了两类谐波平衡法：解析谐波平衡法和DFT数值谐波平衡法，对该系统模型进行简化。无论哪种谐波平衡法，最终得到的是一组复杂的非摘要周期时变凸轮系统的动力行为研究线性代数方程组。这种非线性代数方程组需要依靠数值计算的迭代法才能求解，而由于问题的复杂性，普通的Newton法很难求解，本文采用一种广泛应用的拟Newton法一一Broyden方法来求解，得出了出含间隙凸轮系统模型的稳态响应。 本文最后就研究中存在的不足和后续的相关研究进行了简要的总结。
冯志华, 胡海岩[2]2002年在《高速机构动力学研究进展》文中认为高速机械动力学及其控制是机构学研究领域的一个前沿性学科,与其内容相关者涉及多个新兴学科领域．本文首先概述了高速机构动力学基础──柔性多体动力学建模理论及周期时变机械系统动力行为研究的现状及其进展状况．其次,对机械工程中常见的典型高速机构,特别是对高速连杆、凸轮机构动力学的研究现状进行了分门别类的介绍．再次,对带间隙机构动力学的研究给予了一定的关注．相应地,对柔性机构振动主动控制的研究状况也进行了简要介绍．最后,指出上述研究领域内一些值得研究的问题．
陈虎[3]2016年在《杆—凸轮斜碰撞系统动力学特性分析》文中提出本文将实际发动机配气机构的碰撞振动等工程中一类非线性斜碰撞问题演化为典型的杆-凸轮斜碰撞系统,对周期性激励和随机激励下的刚、柔性杆-凸轮系统的动力学行为进行了研究。主要工作如下:1.杆-凸轮斜碰撞系统非线性分析对杆-凸轮斜碰撞系统的非线性进行分析,建立了转动滑移接触的杆-凸轮碰撞模型。通过碰撞动力学仿真,分析了旋转方向和结构参数对凸轮与杆之间的滑移速度、压力以及摩擦力的影响。2.凸轮高速旋转时杆的分离特性通过Lagrange方法建立杆-凸轮斜碰撞系统的动力学微分方程。采用数值算法研究系统的响应,分析了了杆-凸轮系统的结构参数对碰撞特性的影响。3.平面旋转运动柔性杆的动力学响应在计入柔性梁轴向变形和二阶耦合项的条件下,利用Hamilton最小作用原理和假设模态离散化法推导出考虑动力刚化项的动力学方程。对平面旋转运动柔性杆的动力学响应进行分析,研究了柔性杆在非惯性系下和大范围运动未知时的动力学行为进行了分析。4.考虑集中质量柔性梁的动力学响应以中心刚体和考虑集中质量的柔性梁组成的平面运动刚柔耦合系统为研究对象,利用Lagrange方程和假设模态法,在计入柔性梁横向变形及其二阶耦合量的条件下,建立了集中质量系统的一次近似耦合动力学方程。通过改变中心刚体的大小和转速、集中质量的位置和大小,分析了带集中质量柔性梁的动力学特性。5.大范围运动柔性杆的动力学响应引入Hertz接触理论和非线性阻尼理论,利用第二类Lagrange方程和假设模态法建立其动力学方程。对系统作大范围运动的碰撞动力学进行仿真,分析柔性杆的碰撞运动规律,讨论结构柔性对系统碰撞动力学的影响。6.随机激励下杆-凸轮系统的动力学响应将考虑切向摩擦的非光滑系统转化为线性互补问题。使用多刚体动力学方法进行建模,采用程序化的方式来建立杆-凸轮碰撞系统的动力学方程。对白噪声扰动下杆-凸轮系统的非线性特性进行研究。通过对比周期性运动和随机激励下不同非线性现象,得出随机激励对系统响应的影响规律。
冯志华, 兰向军[4]2001年在《弹性凸轮系统参激振动稳定性分析》文中提出将多尺度法与Ｆｏｕｒｉｅｒ级数展开相结合，分析了单自由度线性周期时变弹性凸轮系统的参激振动稳定性问题，导出稳定性边界临界曲线的近似解析解，指出在频率比ω０／ωｎ＝２／ｋ（ｋ＝１，２，…）处存在着不稳定区域。通过实例对不同凸轮运动规律及不同运动时间分配进行分析计算，得出相应稳定区域图，发现后者对系统稳定性影响远甚于前者，增大阻尼比可大大改善系统稳定性。最后，直接对方程数值积分证实所得近似解析解的正确性。
许立新[5]2010年在《滚子链传动系统动力学理论与实验研究》文中研究说明链传动具有传动效率高、承载能力强、可实现远距离传动等诸多优点,广泛应用于农业、采矿、冶金、起重、运输、石油、化工、汽车、纺织以及印刷包装等各种机械的动力传动中。随着链传动在各种工程应用中不断向高速、高精度方向发展,针对高速链传动系统的动力学研究已成为该领域的热点之一。链传动在工程应用中主要有等速链传动和步进链传动两类。本文主要研究以上两类链传动系统在中高速工况下的若干动力学基础问题。论文取得如下主要研究成果:提出并建立了以链系统中心距、与链条紧边两端第一个滚子啮合接触的主、从动链轮齿的位置角为基本参数,适用于任意结构参数下具有紧边与松边的完整滚子链系统的一般参数化动力学模型。模型中计及链节间隙、输入轴扭转弹性、链节拉伸弹性、链节惯性力、重力以及从动轴阻力矩等多种因素的影响。该模型能够较好地模拟滚子链传动系统动态响应行为,为揭示各种中高速链传动系统的动力学特性提供一种有效的方法。基于该参数化模型,研究并归纳了多边形效应、啮合冲击以及链节间隙,对主从动链轮扭转振动、链条紧边与松边振动及链条动态张力变化的影响规律。研究表明啮合冲击会激起链传动系统高阶谐波振动成分;间隙将导致直接参与啮合作用的链节冲击振动幅值增大。针对横向振动是引起高速等速链传动运动失稳的主要问题,建立了链传动系统横向振动模型。分析并归纳了链长、链质量、节距、速度、张力以及耦合集中质量对一般等速链横向振动模态特性的影响规律。揭示出当运动链上耦合集中质量时,其横向振动各阶固有频率呈现波动变化的特点。针对步进链传动系统附有纵向导轨的工况特点,建立了考虑多间隙影响因素的步进链传动系统纵向振动模型。分析并归纳了常用步进运动规律、链节间隙、预紧力对该类系统动力特性的影响规律。研究表明,采用在跨越点附近跃度值小的运动规律可有效降低链节间隙引起的跨越点冲击;分度期末端跃度值小的非对称运动规律可抑制步进链传动系统残余振动。该结论为步进链传动新型运动规律的设计提供了理论指导。设计并搭建了针对步进链传动系统实际工况特点的动力学实验台。测试了该系统在不同运动规律,以及不同预紧力下链条纵向振动响应。实验测试结果验证了理论研究结论的正确性。通过实验进一步发现在大预紧力条件下,步进链系统更容易引发链条在其固有频率处的弹性振动,得出适当大小的预紧力有利于改善该系统动力性能的结论。
李华[6]1999年在《逆算符法及其在机械非线性动力分析中的应用》文中研究指明本文对逆算符方法及其在机械系统非线性动力分析中的应用进行了研究。主要研究工作如下： 利用Adomian的分解方法的思想，把机械系统中最一般的动力学模型转化为一阶标准型微分方程组，以形式上的精确解的表达式为基础构造了求解机械系统非线性模型近似解析解的逆算符方法（IOM）；针对机械系统非线性模型的特点，提出了直接处理高阶方程（组）的不降阶逆算符方法；证明了该方法的收敛性。 在所建立的IOM的基础上，首次提出了基于IOM的符号-数值方法（S-N方法），建立了适于计算的IOM-1方法及改进的IOM-1法。而精细积分法则成为IOM-1法的一种特殊情况。 应用IOM-1法研究了齿轮系统的间隙非线性振动，表明所研究的系统随着某一参数的变化，可通过倍周期分岔最终形成混沌响应；研究了非线性凸轮-从动件系统对不同的输入运动的动态响应，表明系统中的弹簧非线性对系统的输出运动特性无大的影响；给出了求解柔体系统动力学方程的S-N方法，算例表明，IOM-1法是求解非线性刚性方程的高精度数值方法。 在对方程进行预处理的基础上，研究了具有非线性阻尼的自振系统的周期解，无阻尼Duffing方程的周期解及van der Pol方程的周期解，应用逆算符方法求出了其近似解析解的表达式。
石卫东[7]2015年在《内平动分度凸轮机构的接触分析研究》文中提出接触问题在机械工程领域广泛存在。研究机械结构零部件之间的接触性能,分析其接触面的应力应变等分布,对于机械产品的设计研发、优化以及减震降噪等至关重要。本论文针对内平动分度凸轮机构进行了接触分析及优化,研究其机构主要结合面的接触性能、应力应变以及强度等方面的问题,同时对机构的动态接触性能进行分析研究。首先,应用弹性接触力学理论,对机构的凸轮与针齿啮合传动进行接触分析,结合弹性接触理论,计算凸轮与针齿一个分度期内的接触应力应变,并对其进行接触强度校核,求解了凸轮与针齿啮合的非线性接触刚度,并同时计算求解了针齿与凸轮实际廓线间的接触间隙。其次,考虑到弹性接触理论的局限性,本文应用ANSYS13.0/Workbench软件对内平动分度凸轮机构相关部件进行有限元接触分析,得到了凸轮与针齿在不同啮合位置时的接触应力应变分布云图及最大接触应力分布情况,分析了安装误差对机构整体啮合变形及受力的影响。机构零部件结合面参数对整机的动态性能有重要影响,故本文在综合考虑结合面参数影响下,对整机进行模态分析,使分析更加合理准确。此外,针对零件结合面接触应力分布不均匀、局部接触应力过大等问题,应用有限元软件对机构关键接触部位进行形状优化,改善零件接触状况,优化了机构的接触性能,并对箱体结构进行了拓扑优化,减轻箱体重量。最后,利用ADAMS对内平动分度凸轮机构进行动力学仿真,建立了零件了刚柔耦合动力学模型,综合考虑了机构在不同负载、转速影响下的动态接触力变化情况,从而分析负载转速对机构动态接触力的影响,接触间隙是机构装配中不可忽略的部分,本文分析了凸轮与针齿在不同接触间隙下的啮合受力变化情况。
参考文献：
[1]. 周期时变凸轮系统的动力行为研究[D]. 吉迎冬. 苏州大学. 2003
[2]. 高速机构动力学研究进展[J]. 冯志华, 胡海岩. 力学进展. 2002
[3]. 杆—凸轮斜碰撞系统动力学特性分析[D]. 陈虎. 西北工业大学. 2016
[4]. 弹性凸轮系统参激振动稳定性分析[J]. 冯志华, 兰向军. 机械工程学报. 2001
[5]. 滚子链传动系统动力学理论与实验研究[D]. 许立新. 天津大学. 2010
[6]. 逆算符法及其在机械非线性动力分析中的应用[D]. 李华. 西安电子科技大学. 1999
[7]. 内平动分度凸轮机构的接触分析研究[D]. 石卫东. 天津科技大学. 2015
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