摘要:在高速旋转、长期运行和交变载荷等恶劣工况下工作的转子系统容易发生裂纹故障,这会对运行稳定性构成威胁.裂纹故障引起转子的振动变化反映了外力自驱动点通过转轴向系统传递能量的过程出现异常.因此,基于振动功率流方法来研究在裂纹故障影响下的弹性支承悬臂转子,结果揭示了在裂纹引发转子产生异常振动响应背后的能量特性.此外,研究了高转速区域随着转速出现非线性分岔时,裂纹转子系统的振动能量变化情况,得到了在准周期与多周期相互转化的过程中会引发能量曲线振荡的结论.

摘要:多盘转子系统由于滚动轴承非线性以及装配或运行过程中产生的不对中等因素,容易引起系统复杂的非线性振动问题.本文设计了多盘转子-轴承实验台,考虑轴承Hertz接触、间隙、变柔度(varying compliance,VC)振动,建立了14个自由度的转子-轴承-联轴器不对中系统的动力学模型,分析了动力学模型的振动响应及非线性共振特性.数值和实验研究表明了系统动力学模型的有效性,由于轴承VC激励和联轴器不对中激励,系统存在多个共振区域,在一阶主共振前存在由滚动轴承引起的VC接触共振,以及不对中故障激起的2倍超谐共振,系统主共振表现为硬刚度非线性特性.

摘要:转盘的偏置会影响转子系统的临界转速、振动模式以及振动能量.为了更好地理解和控制由于转盘偏置引起的陀螺效应,提高转子系统的运行安全性和工作性能,本文以单盘转子系统为对象,建立偏置转盘转子系统模型,结合时均功率流,研究了不同转盘位置所引起的陀螺效应对于转子系统能量和振动响应特性的影响.结果表明,转盘位于不同的节点位置时,偏置程度越大,忽略陀螺效应而带来的一阶临界转速、振动幅值以及能量曲线的偏差越大,转子系统的时均功率流曲线幅值的涨幅越大.

摘要:针对参数不确定性对齿轮系统的影响,运用一种基于Chebyshev多项式的不确定性区间分析方法对含参数不确定性的齿轮系统动力学特性进行分析.本文考虑完整齿廓曲线,采用势能法计算健康齿轮和裂纹齿轮的时变啮合刚度.在此基础上,建立6自由度集总参数齿轮系统模型.考虑齿轮质量,轴承支撑刚度以及弹性模量等参数的不确定,通过数值仿真的方式,分析不同参数不确定对健康齿轮系统振动响应的影响规律.进一步将裂纹的影响纳入考量,深入研究了含齿根裂纹故障的不确定性齿轮系统的区间响应特性.结果表明：齿轮啮合刚度随裂纹深度的增加而减小,在不确定性参数的影响下,系统会出现“频移”“共振带”等现象,削弱了系统的稳定性.

摘要:为了在分析时滞扭转振动系统稳定性时得到保守性更好的结果，利用积分不等式的方法研究时滞系统，并且将该方法推导得出的定理应用于分析中立型时滞动力吸振器抑制线性强迫扭转振动系统的稳定性.结果表明，使用该定理，可以得到不同参数下的保守性较好的时滞上界，数值模拟也证实了解析结果的正确性并且为采用中立型时滞动力吸振器抑制线性强迫扭转振动系统的设计者提供参数选取的指导.

摘要:传统铁路轴箱轴承(双列圆锥滚子轴承)监测系统存在布线复杂、维护成本高及灵活性不足等问题,限制了其在工业设备智能化管理中的应用.因此提出了一种基于内置式变磁阻发电机(variable reluctance generator, VRG)的双列圆锥滚子轴承转用变磁阻能量采集器(variable reluctance energy harvester， VREH),旨在通过能量采集技术为轴承监测系统中的传感器和无线发射模块提供持续的电能支持,助力轴承的智能化设计.该VREH利用轴承运转过程中产生的机械能,通过变磁阻效应将其转化为电能,为无线发射模块供电,并通过无线发射模块将信号传输到移动PC端,实现信号的无线传输.通过理论和仿真分析验证了VRG的发电原理,并测试和分析了关键设计参数(包括线圈匝数、线圈-齿形金属环间距、铁芯材料等)对VREH性能的影响.无线发射实验结果表明,该VREH能够在铁路轴箱轴承中稳定工作,实现了高效的能量采集,为无线发射系统提供持续的电能支持.

摘要:在电动汽车和混合动力汽车中,轮毂电机转子的偏心距对车辆悬架系统有显著影响,尤其是其引起的振动会传递到悬架系统,增加部件疲劳.本文研究了路面和电机激励下含有转子偏心区间参数的整车悬架系统非线性动力学,量化和预测了参数的区间不确定性对系统动力响应的影响.首先,建立了整车悬架系统的非线性动力学模型,将轮毂电机转子的偏心距作为区间参数.接着,发展了基于混沌多项式展开(PCE)的高效代理模型方法,显著提高了整车区间不确定性分析的效率.通过和蒙特卡洛模拟(MCS)的结果对比,发现在相同精度下,PCE方法的抽样数量和计算时间分别减少为MCS方法的1.6%和20%,验证了代理模型方法的准确性和高效性. 不确定性条件下频域分析的结果表明,系统在95%参数组合下满足设计安全阈值,为后续控制优化等提供理论基础.最后,基于输出响应的全局灵敏度分析,发现前后轮转子偏心之间的交互作用对输出响应的影响较大.

摘要:针对仿蠕虫移动机器人在开阔地带快速移动能力不足的局限性,提出一种空地双模式仿蠕虫移动机器人,通过融合空中飞行与地面蠕动模式,提升其在环境中的适应性与移动效率.采用弹簧钢片与伺服电机拉伸鱼线模拟环向肌肉与纵向肌肉的拮抗作用；空中飞行模式采用横列式双倾转涵道布局,通过舵机直驱控制涵道倾角,结合PID控制实现推力矢量调节.分别建立地面模式的质量-刚度-阻尼模型与飞行模式的Newton-Euler动力学模型,提出模块化控制系统架构,集成仿生驱动、姿态解算与多模式协同控制功能.实验表明,机器人单单元收缩/伸展变形量达13.9%,使机器人能在直径11 cm的管道内爬行.模式切换时,采用V型构型使涵道轴距垂直高度增加218.4%,提升飞行稳定性.涵道系统最大升力为40.57 N,总质量控制在2 kg以内,达到机器人正常起飞要求.

摘要:针对闭环多体系统程式化建模引入的冗余约束和违约问题,首先采用带列置换的QR分解方法识别出独立的约束方程组,并获得约束法空间和切空间的正交基向量.随后,通过对广义坐标和广义速度进行直接修正,使其在形成运动方程之前就满足约束方程,不必在积分步结束后再修正违约.针对多体系统滑入奇异构型后加速度失真但并未违约的问题,识别出偏差放大的方向与约束流形的切空间正交,进而利用广义加速度的切空间分量进行修正,使数值解得到很大的改善.最后,通过数值实验验证了所提方法的实用性和有效性.

摘要:虚拟轨道列车通过多车体铰接实现扩容增量,车身长、车轴多且轴重大,在行驶过程中受诸多因素的影响,会呈现出复杂的整体和局部振动特性,导致车辆乘坐舒适性变差.为了综合评价虚拟轨道列车的乘坐舒适性,考虑人体—座椅空间分布模型和随机路面不平顺激励,运用牛顿第二定律建立了列车垂向二分之一模型,以三编组列车为例从时频域角度分析了列车的垂向加速度和俯仰加速度,并进一步考虑路面等级、运行速度、编组数量、悬架参数以及车间铰接参数等因素,利用座椅振动响应的加权加速度均方根指标aw研究了车辆的乘坐舒适性问题.结果表明：三编组列车的中间车体的舒适性较好、首尾车舒适性相近；提升路面等级、降低运行速度、增加编组数量可以提高车辆乘坐舒适性；车辆乘坐舒适性对悬架参数变化比较敏感,较大的车间铰接阻尼对改善舒适性也有一定效果.