含間隙副多軸電液振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，振動(dòng)試驗(yàn)在產(chǎn)品的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)以及可靠性、耐久性試驗(yàn)方面起到了越來越重要的作用，其中多軸電液振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)是目前振動(dòng)領(lǐng)域廣泛采用的試驗(yàn)系統(tǒng)。多軸電液振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)在摩托車可靠性試驗(yàn)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，通過在試驗(yàn)臺(tái)復(fù)現(xiàn)摩托車的在路面上實(shí)際的行駛環(huán)境，進(jìn)而考核摩托車的質(zhì)量和壽命。試驗(yàn)過程中，摩托車需要通過一套專用的夾具固定在試驗(yàn)系統(tǒng)的臺(tái)面上，振動(dòng)系統(tǒng)通過摩托車的前、后軸將運(yùn)動(dòng)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(dòng)試驗(yàn)中轉(zhuǎn)動(dòng)副間隙會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)的失真，引起沖擊動(dòng)載荷，影響系統(tǒng)載荷傳遞，增加構(gòu)件的動(dòng)應(yīng)力，甚至造成振動(dòng)系統(tǒng)的破壞。因此本文對(duì)含間隙副多軸電液振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性展開深入研究，對(duì)多軸振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)和振動(dòng)控制系統(tǒng)的開發(fā)有良好的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　含間隙副多軸電液振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)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(yàn)振動(dòng)頻率范圍內(nèi)不會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)共振。論文多軸電液振動(dòng)試驗(yàn)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過實(shí)驗(yàn)的有效頻率范圍，因此，系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)不會(huì)受到由于結(jié)構(gòu)耦合共振產(chǎn)生的影響。其次，基于虛功原理詳細(xì)推導(dǎo)了間隙轉(zhuǎn)動(dòng)副的一般動(dòng)力學(xué)方程。針對(duì)多體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，歸納總結(jié)出標(biāo)準(zhǔn)直接積分方法(DIM)的流程圖。分析了動(dòng)力學(xué)方程的求解，研究了對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)量定律詳細(xì)推導(dǎo)了含間隙系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。
　　正弦定頻振動(dòng)激勵(lì)

4、下系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究。針對(duì)間隙對(duì)多軸電液振動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的影響，建立了間隙轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)學(xué)模型?？紤]到基于Lankarani和Nikravesh新的非線性彈簧阻尼碰撞力學(xué)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(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)副間的摩擦力模型進(jìn)行研究，并將整個(gè)系統(tǒng)嵌入到機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS中，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，分析了正弦激勵(lì)下不同激振頻率、相位差以及間隙尺寸對(duì)系統(tǒng)加

5、速度響應(yīng)的影響。通過分析運(yùn)動(dòng)副間隙對(duì)多軸電液振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的影響，能夠準(zhǔn)確地預(yù)測試驗(yàn)系統(tǒng)在正弦激勵(lì)下的動(dòng)力學(xué)特性。
　　隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)下系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究。文中對(duì)基于LuGre間隙轉(zhuǎn)動(dòng)副摩擦力進(jìn)行了研究，建立了帶潤滑間隙轉(zhuǎn)動(dòng)副的碰撞力學(xué)模型?？紤]到軸和軸承處于接觸狀態(tài)時(shí)，接觸區(qū)會(huì)發(fā)生變形（穿透深度）從而產(chǎn)生接觸力，詳細(xì)研究了不同恢復(fù)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(jī)激勵(lì)信號(hào)E1-

6、Centro地震波和Taft地震波作為輸入，相關(guān)系數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究兩種典型的地震波激勵(lì)下，間隙對(duì)系統(tǒng)波形復(fù)現(xiàn)精度的影響。
　　含間隙多軸電液振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)研究。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需求，歸納了含間隙副多軸電液振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)成，明確了搭建多軸電液振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)時(shí)存在的一些關(guān)鍵技術(shù)，并搭建了兩套振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)。在對(duì)正弦定頻激勵(lì)下系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性響應(yīng)規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，在兩套系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，主要針對(duì)激振