摩擦因数时变的节点外啮合齿轮系动力学分析

以外啮合节点后啮合单级齿轮传动系统为研究对象，建立了系统六自由度非线性动力学模型，考虑了时变啮合刚度、时变齿面摩擦、载荷在啮合区动态分配以及齿侧间隙的影响。采用能量法计算了时变啮合刚度。基于弹流润滑（Elasto hydrodynamic lubrication, EHL）理论计算了时变摩擦因数，与库伦摩擦模型进行了对比分析，得到了齿轮副非线性振动方程，同时采用数值方法求解了系统的动力学微分方程组，得到了系统的时域动态响应和相图，并分析了系统的动力学特性。     

旋翼异形桨叶大变形气弹动力学分析与试验研究

采用大变形梁理论建立一种旋翼桨叶气弹动力学分析方法,桨叶应变能分析分解为一维非线性分析和二维剖面特性分析,将应变能方程中的广义应变用桨叶参考轴线处弹性运动表示,保留所有非线性项,推导出的桨叶大变形应变能公式在气弹分析中使用更为方便.集成惯性力与气动力计算模型形成气弹分析方法.异形桨叶模态试验的计算结果与试验测试结果以及国外大变形梁试验结果的比较,验证了本文结构模型的正确性.计算了旋翼的气弹稳定性,研究了异形桨叶几何参数对旋翼桨叶气弹稳定性的影响,计算结果表明了分析方法的有效性,分析精度得以明显提高.     

火星巡视器动力学建模研究与仿真平台实现

火星巡视器是执行复杂的火星表面探测任务的重要载体,为保证巡视器的可靠性,本文对火星巡视器动力学原理进行了研究。首先,分析了巡视器的结构组成,介绍了巡视器动力学建模的相关理论基础。然后根据巡视器有向Span树的轴链系统,基于拉格朗日递归动力学分析方法,得到了多轴系统拉格朗日方程,通过遍历巡视器轴链拓扑完成了巡视器动力学模型的建立。接着,将链符号系统引入经典Bekker轮土力学模型,以提高其准确性。最后,在VS平台MFC框架中开发了动力学仿真软件,对本文的动力学系统进行了测试,验证了巡视器动力学建模与控制的准确性与实时性。     

双面抛光加工运动过程分析与数学模型的建立

晶片在双面抛光加工过程中具有多向运动、受力复杂、表面材料微细去除的特征,晶片的运动和受力是影响双面抛光加工质量的主要因素。本文通过分析双面抛光加工时晶片的运动规律和受力状态,建立了双面抛光加工时晶片运动的数学模型。研究结果表明,晶片的运动是行星运动和自转运动的合成,当晶片质量和惯性矩较小并可以忽略时,晶片的自转速度与抛光压力、抛光垫和晶片表面间的摩擦状态无关,而与行星轮和晶片端面间的摩擦状态、行星轮系统运动参数和抛光盘转速有关。     

功率分流齿轮传动系统均载性能的影响因素研究

功率分流传动系统具有承载能力强、传动比大、结构紧凑等优点，已被成功应用于航空、船舶等领域。确保载荷平均分配于各支路上是该系统设计应用时需考虑的关键问题之一。本文通过齿轮系统动力学模型对某功率分流传动系统的均载问题进行了研究。在动力学建模中综合考虑了齿轮副的齿面误差、啮合间隙、弹性变形以及其他影响均载性能的因素，并进行了深入的参数敏感度分析；根据计算结果，提出了可以提高传动系统均载能力的若干方式。     

光纤光栅传感器对非均匀应变场的响应特性

提出利用测量位置处光栅传感器的光谱特征反推该处对应的应变分布状态的方法。采用改进的传递矩阵方法，模拟了不同应变分布函数对应的光谱响应，分析了其基本特征参数同应变分布之间的变化规律。通过有限元仿真计算试验件在弯曲载荷下光栅粘贴处的应变分布，重构了传感器的光谱，并将其和应变分布函数的理论计算光谱图进行比较，验证了应变分布形式与反射光谱特征的关联性。构建带有不同半径圆孔的铝合金板孔口弯曲加载试验系统，测试试验件弯曲挠度和孔径大小与反射谱特性的关系。理论及试验结果表明，实测与仿真计算的谱图变化具有相同规律，光谱特征参数可作为预测铝合金孔径的有效指标，并为其他类型结构的应变场变化规律的监测提供参考依据。     

静力试验应变测量中三线制转两线制的算法研究

简单分析了静力试验应变测量中两线制和三线制两种测量方式。根据航天系统静力试验的特点,探讨将三线制设备改装为两线制设备的必要性和可行性。综合分析了新设备中各个影响因子对桥路输出电压和应变精度的影响,针对各个因素引起的误差,从理论上分析误差产生的原因并进行验证,得到了应变的理论计算公式。运用该公式对新设备进行标定,根据标定结果拟合出修正系数。根据由修正系数与理论计算公式组成的新算法对新系统重新进行标定,标定结果符合设备要求的精度。将新系统应用于实际的静力试验,获得了很好的效果,证明了新算法的正确性。     

多刚体系统动力学的正则方程与辛算法

针对多刚体系统动力学数值计算精度的关键问题，首先采用Ｋａｎｅ方程导出了二阶形式的动力学方程，并研究了其中系数矩阵的恒等关系，进而建立了多刚体系统动力学的哈密顿体系并获得正则方程。在此基础上，分析了多刚体系统动力学数值积分的能量耗散现象，揭示其根源在于，数值算法用前一时刻值代替当前值。理论分析和计算结果表明，采用多刚体系统动力学的正则方程与辛算法的结合，可使多体系统动力学的数值计算性态得以改善，能有效消除“能量耗散”现象，从而使动力学计算的误差累积与违约得以控制，保证了计算精度。     

一种适用于梁式机翼的变形重构方法

针对航空航天领域飞行器机翼结构实时变形监测的需求,研究了一种基于结构表面应变测量的变形重构方法。该方法采用应变传感系统测得结构表面应变,再通过Ko位移理论实现应变-位移转换,重构测点处的变形,从而为结构健康监测系统、控制系统以及故障预测提供参考,保证结构运行的安全性。首先以等强度梁为对象,对该方法进行了实验分析;进而采用梁式机翼结构,通过对翼梁结构有限元建模,对该方法展开研究。实验和有限元分析结果均验证了该方法在梁式机翼结构变形重构研究中的可行性和可靠性。     

超低温环境下非均质焊接件的力学性能研究

为揭示我国新一代运载火箭焊接构件在超低温环境下的力学性能与失效机理,并为提高焊接质量与贮箱的承载能力提供科学依据,本项目开展了超低温环境下非均质焊接件的力学性能研究。首先,叙述了基于数字图像相关方法(DIC)的铝合金焊接件低温力学性能试验原理并建立开放式超低温载荷环境模拟系统;其次,分别对熔焊和搅拌摩擦焊两种不同焊接工艺的焊接件进行详细的试验研究,分析了应力应变关系、沿载荷方向全场应变分布、应变集中系数等,结果表明搅拌摩擦焊试件整体的力学性能要优于熔焊试件。最后本文还对比分析了测试区域大小对测试结果的影响,表明在热影响区2~8mm范围内进行测量,其测量误差不超过8.8%。本文研究结果将为我国新一代运载火箭低温贮箱焊接工艺优化与改进提供科学依据。     

考虑实际齿面的功率四分支传动系统动态分析

针对功率四分支传动系统的动态特性,考虑实际齿面的啮合状况,通过采用集中质量法,建立了该系统的弯-扭耦合动力学微分方程,求解得到系统的频域和时域响应,利用齿面承载接触仿真技术(Loaded tooth contact analysis,LTCA)得到时变啮合刚度激励。结果表明:通过真实齿面拟合和LTCA技术的结合,可以得到更准确的齿轮在不同工况和齿面条件下的力学特性;轮齿修形后,可以减小传递误差,改善齿面的接触状况,使系统的动载荷波动明显减小。     

Effect of Friction on Dynamic Response of A Power Split Transmission System

The tooth surface friction stiffness and friction torque coefficient equations of cylindrical gear are derived.On the basis of factors such as time-varying friction coefficient and mesh stiffness,support stiffness,torsional stiffness and comprehensive error,the dynamic equations of the gear trains with bending-torsional coupling are established.Using the Fourier series method,the total response of the system is obtained,and the influence of friction on it is analyzed. The results show that when the spur gear enters the meshing,the frictional amplitude of the tooth surface is larger than that of the gear when it is withdrawn from engagement,and the meshing force fluctuates greatly. The frictional force and dynamic meshing force of the herringbone gear tooth surface are relatively stable,and the fluctuation amplitude is much smaller than that of the spur gear. The amplitude of the bearing vibration is not affected by the friction,but the friction has a certain influence on the bearing force of the output shaft. The first-order natural frequency of the split stage and the power confluence stage has a large influence on the vibration of the bearing force.In general,the natural frequency of the power confluence stage has a large proportion of influence.     

正交面齿轮啮合点的计算机仿真

给出了点接触面齿轮传动的齿面方程和啮合接触方程,编制了相应的计算机程序,对接触点轨迹进行了仿真;分析了主要传动参数对接触点位置的影响,获得的一些规律可供在工程应用中参考。即刀具和小齿轮齿数差、齿数比、模数对啮合接触点有很大影响:当齿数差由小变大,齿数比从大变小或当模数从大变小时,接触点向面齿轮的小端移动     

一种齿轮参数化建模方法及其精度分析

基于齿轮的精确建模对数值仿真精度的巨大影响,采用APDL-MALTAB的参数化建模编程技术,通过对齿廓曲线的精确推导,建立了比较精确的齿轮模型。从齿根最大弯曲应力和齿面变形两个方面对所建模型进行数值仿真,通过对照经验公式的计算结果,模型的精度得到了有效的验证。该建模方法为在有限元数值仿真中精确建立具有复杂曲面的几何模型提供了一种较好的思路,同时也对数值仿真精度的提高具有一定的意义。     

基于ANSYS的齿根应力和齿面变形的合理分析

根据齿轮啮合原理,准确求出复杂的齿廓曲线;采用MATALB—APDL混合建模方法,创建精确的齿轮有限元模型。在不同网格密度等级下,分别对齿轮的齿面变形、齿根应力分布进行分析。对照经验公式的计算结果,得出如下结论：在齿轮数值模拟中,由于有限元软件计算中舍入误差的存在,网格划分合理与否将直接影响仿真程度的高低;网格密度等级对齿面最大变形的仿真结果有较大影响,而对齿根应力影响甚微。     

火箭动态弯矩测量的频响特性分析

介绍了火箭动态弯矩测量的方法和原理,利用横向弯曲振动梁理论,首次推导了悬臂梁和自由梁的端面弯矩动态放大倍数表达式,对箭体结构偏保守地计算了不同边界条件的载荷动态放大倍数。动态弯矩测量的频响范围可达到100Hz,测量部段的壳体响应频率(约150Hz)不影响30Hz以下的截面载荷测量结果,箭体动态弯矩测量方法的频响特性满足测量要求。另外分析了箭体直径变化的影响,比较了箭体动态弯矩测量与风洞测力天平的异同。     

基于ABAQUS的渐开线齿轮齿根裂纹扩展仿真

齿轮在传动过程中经常发生断裂,严重影响了齿轮的使用。本文研究了齿轮齿根裂纹扩展特性,为齿轮安全设计打下基础。通过Pro/E参数化建模建立一对啮合渐开线齿轮,加载一定载荷后通过分析得到最大应力区域、假定裂纹源头和初始裂纹方向;在应力强度因子的计算过程中,从线弹性断裂力学角度出发,应用ABAQUS软件计算得到裂纹尖端应力强度因子;根据最大周向应力法,计算了裂纹失稳后的扩展角,并在ABAQUS中分步模拟了裂纹的扩展趋势;当kI值发生突变后,裂纹迅速扩展以致轮齿断裂。     

切比雪夫多项式在动态载荷识别中的应用

依据广义正交域理论,应用一维切比雪夫广义多项式的正交性解决单自由度系统动态载荷时域识别问题,获得了基本计算模型。通过假定数据条件下定频模拟激励动态载荷,根据满足普遍意义的单自由度系统动力学方程计算出系统的加速度响应,结合应用广义正交多项式进行载荷识别的基本计算模型进行动态载荷仿真识别,并将仿真识别结果和激励动态载荷进行比对,对比识别结果,确定一维切比雪夫广义加权正交多项式应用于时域动态载荷识别在理论上具有可行性。在理想条件下,飞行器单处测点满足单自由度系统,应用试验记录的其加速度响应,通过载荷识别计算模型对其动态载荷进行了识别,给出了时域内的载荷识别结果,由于对计算模型及识别对象做了简化处理,在一定程度上降低了动态载荷识别的复杂度,因此,在将结果应用到工程实际中时还需进一步拓展。     

大柔性飞机起落架缓冲器参数设计

为解决现行飞机起落架缓冲器设计不考虑机体柔性存在的问题,以大柔性飞机支柱型起落架油气式缓冲器为例,采用三质量块飞机着陆模型和功量预估分配法选择缓冲器参数,并对其进行着陆响应动力学分析。研究结果表明,机体一阶模态频率和起落架与机体连接点位置是影响机体储存着陆功量的两个主要因素:机体一阶模态频率小于2 H z时,机体储存的着陆功量预估公式计算误差小于5%;机体储存能量的耗散效率较低。     

含气穴效应的起落架落震动力学研究

针对某无人机前起落架在落震试验中地面载荷上升阶段出现的异常波动现象,通过对落震试 验结果中缓冲器压缩状态和地面载荷关系的分析,判断该现象是由于缓冲器主油孔较小,主 油腔中的气泡不能顺利转移到空气腔导致。建立了包含缓冲器主油腔气穴效应的起落架落震动 力学模型,采用数值分析方法求解了该模型的动力学特性,计算结果与试验结果符合较好。 通过震荡方法排除缓冲器主油腔中气穴后,落震试验得出的试验结果和不包含气穴效应的模 型计算结果符合。落震试验对比表明：缓冲器轴向载荷波动现象由气穴效应引起;通过消除 气穴方法后,起落架地面垂向载荷峰值下降0.3 kN,起落架系统缓冲效率提高2%。