为获得渐开线齿轮啮合传动时轮齿碰撞力的变化规律,提出基于动力学仿真的渐开线轮齿碰撞力计算方法。建立一对渐开线齿轮啮合传动的动力学模型,给出基于Hertz接触理论的齿轮啮合传动时轮齿碰撞力的计算方法。对齿轮啮合传动时的轮齿碰撞力、x向碰撞力和y向碰撞力的变化规律及其频谱特征进行仿真研究。仿真结果表明齿轮啮合传动时碰撞力的幅值波动显著,轮齿从啮入到啮出,碰撞力从0 kN增加到最大碰撞力后又减小至0 kN,具有明显的周期性;碰撞力频谱中会出现齿轮啮合频率的1倍频和2倍频;x向碰撞力和y向碰撞力幅值波动显著,具有相同的频谱特征,相位相差约90°;频谱中出现齿轮的旋转频率和啮合频率,存在明显的调制现象,其中载波为齿轮的啮合频率,调制波为齿轮的旋转频率。

保护轴承用于支承主动磁悬浮轴承系统中高速跌落的悬浮转子,其抗冲击性能直接影响磁悬浮轴承系统的安全性和可靠性。为研究立式主动磁悬浮轴承系统中保护轴承的抗冲击性能,以满装混合陶瓷球轴承作保护轴承,对转子-保护轴承系统进行受力分析,建立转子-保护轴承的动力学模型。利用多体动力学软件对转子跌落到保护轴承过程中保护轴承所受的碰撞力进行仿真,分析转子偏心状态下,跌落转速和动平衡精度等级对碰撞力的影响。结果表明:随着跌落转速和动平衡精度等级的提高,保护轴承所受的轴向碰撞力保持不变,径向碰撞力随之增大。

对高速转子跌落在保护轴承上的碰撞力进行了理论分析和试验研究。基于Hertz接触理论,建立了转子跌落在保护轴承上的非线性碰撞力模型,并提出了转子跌落在保护轴承上的碰撞力测量方案,设计了碰撞力测量装置;考虑到碰撞力测量装置的非线性影响,运用冲击力锤分别在不同大小的冲击力下对碰撞力测量装置进行了标定,由转子跌落后支撑环的振动加速度信号反推碰撞力。对不同初始转速下转子跌落在保护轴承上的碰撞力进行了试验研究,得到了转子跌落后支撑环的振动加速度信号和转子轴心轨迹;试验结果表明初始转速越高,转子跌落后保护轴承受到的振动冲击越大,越容易出现涡动现象,且转子跌落后0.1s内,保护轴承受到的冲击达到最大值;最后根据碰撞力的试验结果对碰撞力模型进行了评估,识别出了碰撞系统动力学模型中的等效质量me和等效刚度系数ke,...

分析了一种车轮可以快换的抛投式侦查机器人从高处跌落的碰撞机理,探究了机器人在跌落时快换结构和整体受力情况和通过实验得出安全跌落高度。数值方法采用计算多体连续碰撞动力学模型中,求解冲击问题的能量方法。根据设计的这款抛投机器人参数应用ANSYS/LS-DYNA对机器人进行仿真实验,通过仿真实验得抛投机器人不同跌落高度,不同着地姿态下各个部件碰撞力的大小,对机器人整体以及危险部位进行强度分析。最后得出这款抛投机器人的快换结构方便、可靠;应该优化内容为车轮橡胶部分,车轴、车轴与轮毂接触处;最大允许跌落高度为大约5米。采用虚拟样机模型仿真实验的方法来优化机器人结构设计,可以减少了实物实验的失败风险,大大加快了设计速度。

为了研究间隙铰链对空间对称展开机构动态特性的影响,基于一种改进的非线性碰撞力模型,以空间对称展开机构为研究对象,进行3种不同间隙值(c=0. 01 mm、0. 05 mm及0. 1 mm)工况下展开过程的数值模拟及结果对比分析。研究结果表明,因间隙影响,空间展开机构含间隙铰链处的碰撞力、轴-轴承间圆心运动轨迹较理想铰链呈现振荡现象,且间隙值越大,振荡越明显;同时,间隙铰链导致机构展开运动出现明显非线性现象,随着间隙的增大,机构受驱动载荷变化的影响越发明显,甚至诱使处于稳定状态的空间展开机构再次出现动态振荡和非线性现象。