含間隙副多軸電液振動試驗系統(tǒng)的動力學研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學技術的進步，振動試驗在產品的生產、設計以及可靠性、耐久性試驗方面起到了越來越重要的作用，其中多軸電液振動試驗系統(tǒng)是目前振動領域廣泛采用的試驗系統(tǒng)。多軸電液振動試驗系統(tǒng)在摩托車可靠性試驗中具有重要的應用價值，通過在試驗臺復現(xiàn)摩托車的在路面上實際的行駛環(huán)境，進而考核摩托車的質量和壽命。試驗過程中，摩托車需要通過一套專用的夾具固定在試驗系統(tǒng)的臺面上，振動系統(tǒng)通過摩托車的前、后軸將運動和能量傳遞給摩托車?？紤]到專用夾具中軸和軸承之間

2、存在間隙，振動試驗中轉動副間隙會導致運動的失真，引起沖擊動載荷，影響系統(tǒng)載荷傳遞，增加構件的動應力，甚至造成振動系統(tǒng)的破壞。因此本文對含間隙副多軸電液振動試驗系統(tǒng)的動力學特性展開深入研究，對多軸振動試驗系統(tǒng)的夾具設計和振動控制系統(tǒng)的開發(fā)有良好的工程應用價值。
　　含間隙副多軸電液振動試驗系統(tǒng)的動力學建模。首先，從夾具的角度，優(yōu)先考慮夾具的重量和剛度，在試驗振動頻率范圍內不會發(fā)生結構共振。論文多軸電液振動試驗系統(tǒng)的激振頻率在80HZ

3、以下，通過有限元的分析方法獲得夾具的一階固有頻率都遠遠超過實驗的有效頻率范圍，因此，系統(tǒng)的動力學響應不會受到由于結構耦合共振產生的影響。其次，基于虛功原理詳細推導了間隙轉動副的一般動力學方程。針對多體系統(tǒng)的動力學方程，歸納總結出標準直接積分方法(DIM)的流程圖。分析了動力學方程的求解，研究了對轉動副間隙模型建模的兩種方式:連續(xù)接觸模式和非連續(xù)接觸模式，并基于廣義沖量-動量定律詳細推導了含間隙系統(tǒng)動力學模型。
　　正弦定頻振動激勵

4、下系統(tǒng)動力學特性研究。針對間隙對多軸電液振動系統(tǒng)動力學響應的影響，建立了間隙轉動副數(shù)學模型?？紤]到基于Lankarani和Nikravesh新的非線性彈簧阻尼碰撞力學模型能夠反映碰撞過程中的能量損失行為，建立了干摩擦球面接觸和圓柱面接觸的法線方向的碰撞力和穿透深度之間的模型。同時，對轉動副間的摩擦力模型進行研究，并將整個系統(tǒng)嵌入到機械系統(tǒng)動力學分析軟件ADAMS中，進行動力學仿真，分析了正弦激勵下不同激振頻率、相位差以及間隙尺寸對系統(tǒng)加

5、速度響應的影響。通過分析運動副間隙對多軸電液振動試驗系統(tǒng)動力學響應的影響，能夠準確地預測試驗系統(tǒng)在正弦激勵下的動力學特性。
　　隨機振動激勵下系統(tǒng)動力學特性研究。文中對基于LuGre間隙轉動副摩擦力進行了研究，建立了帶潤滑間隙轉動副的碰撞力學模型。考慮到軸和軸承處于接觸狀態(tài)時，接觸區(qū)會發(fā)生變形（穿透深度）從而產生接觸力，詳細研究了不同恢復系數(shù)條件下以及不同初始碰撞速度條件下碰撞中能量耗散的變化規(guī)律。最后，以典型的隨機激勵信號E1-

6、Centro地震波和Taft地震波作為輸入，相關系數(shù)作為評價指標，研究兩種典型的地震波激勵下，間隙對系統(tǒng)波形復現(xiàn)精度的影響。
　　含間隙多軸電液振動試驗系統(tǒng)動力學特性實驗研究。根據(jù)實驗的需求，歸納了含間隙副多軸電液振動試驗系統(tǒng)的構成，明確了搭建多軸電液振動試驗系統(tǒng)時存在的一些關鍵技術，并搭建了兩套振動試驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件平臺。在對正弦定頻激勵下系統(tǒng)動態(tài)特性響應規(guī)律研究的基礎上，在兩套系統(tǒng)平臺上進行了相關的實驗研究，主要針對激振