为了研究端曲面齿轮传动系统的非线性动态特性以及参数对系统动态特性的影响,建立了端曲面齿轮系统的非线性动力学模型;选取无量纲啮合频率为控制参数,通过分岔图、相图、时间历程图、Poincaré映射图,研究了系统的动力学特性。研究表明,系统经跳跃分岔由无冲击状态转迁为单边冲击状态,随后经连续的倍化分岔通向混沌运动;当增大综合传动误差或减小转矩时,系统无冲击状态区域逐渐收缩,跳跃分岔值和倍化分岔值发生超前,使系统提前发生跳跃现象;无冲击—单边冲击的转迁方式发生改变,亚谐运动区域逐渐扩展并发生前移,系统运动类型增多,运动周期数增大,混沌运动区域逐渐扩大,系统稳定性下降。

建立了含摩擦的风电齿轮传动系统的纯扭转非线性动力学模型,引入时变啮合刚度、综合啮合误差等因素,考虑了齿侧间隙与摩擦转矩等非线性因素的影响,进行量纲一化处理后得到了系统的动力学方程组;采用Runge-Kutta法对其进行求解,得出风电齿轮传动系统的非线性动态响应;计算了摩擦因数分别为0和0.07时系统随啮合频率变化的分岔图,并通过庞加莱截面、功率谱和关联维数等定性和定量工具对系统的非线性动力学特性进行了研究。结果表明,摩擦激励会使系统的周期响应中含有较多的次谐成分,诱发更多频率成分;摩擦激励会使得低频区域混沌区间减少,较快进入周期或拟周期运动状态;高频区域周期区间减少,拟周期区间、混沌区间加长,系统运动更为复杂。研究可为风电齿轮传动系统的故障机制研究、结构设计和更优工况的选择提供理论指导。

搅油润滑是齿轮系统一种重要的润滑方式,由于润滑油的黏弹性会使浸入其中的齿轮在高速运转时获得额外的阻力,且齿轮系统由于自激振动等因素,时刻存在一些不确定的扰动。因此,综合考虑啮合间隙、时变啮合刚度、传动误差、随机扰动以及搅油阻力等非线性因素,通过拉格朗日法建立了6自由度的直齿轮非线性动力学模型,运用龙格-库塔方法求解得到系统的分岔图、相图、Poincarè图、时间历程图和动态载荷系数(Dynamic load factor,DLF),综合分析对比了随机扰动下搅油阻力对齿轮系统动态特性的影响。结果表明,随机扰动会使系统的混沌特性发生变化,相图的表现尤为明显,轨迹形状不变,但周期性受到明显影响,周期运动转向准周期运动;在以随机扰动为正常工作状态的条件下,搅油阻力会使得系统提前进入混沌状态。

在滚动轴承和转子动力学的基础上,考虑滚动轴承滚动体与内外圈滚道的Hertz弹性接触模型,采用Newmark数值方法对其求解,利用分岔图、Poincaré映射图、频谱图、相图和轴心轨迹图,分析了滚动轴承-转子系统在转速和游隙等参数下的非线性动力响应行为。结果表明,转子系统呈现周期和非周期(拟周期或混沌)响应形式,在倍周期响应区域内有明显的跳变现象,经过混沌区后,转子系统经倍周期分岔进入混沌,后经过阵发性分岔离开混沌;故合理选择转子的工作转速和游隙,降低非线性轴承力引起的非周期振动,可提高系统运行的稳定性。分析结果为定量和定性分析该双转子的稳定性提供了参考依据。

建立了行星齿轮-转子系统的非线性动力学模型,系统模型将内啮合刚度嵌入齿圈刚度进行建模,考虑了转子扭转效应、齿侧间隙、时变啮合刚度和综合传动误差等因素。采用分岔图、最大李雅普诺夫指数(LLE)、庞加莱截面图和相图来分析响应特征。研究齿轮与转子间扭转振动位移响应,分析了旋翼轴与传动轴扭转刚度比变化影响规律。研究发现,系统具有非线性动力学特性,通过准周期分岔和倍周期分岔进入混沌运动,获得了系统避免失稳的刚度比阈值区间。研究为直升机主减速器行星齿轮-转子系统的动力学设计和扭转振动控制提供了参考。

提出一种全新的分岔单环闭链构型URRC,这种单环闭链具有两种自由度模式。将串联支链PRRP与分岔单环闭链组合成混联支链,利用3条混联支链连接动平台和定平台,得到了一种分岔并联机构。通过对单环闭链不同模式的组合,得到3T3R、3T、2R1TⅠ、2R1TⅡ、1R2T共5种自由度模式的并联机构,并用螺旋理论分析证明了分岔并联机构具有的5种自由度模式的正确性和驱动选取的合理性。

建立了两级行星齿轮传动系统"平移-扭转"耦合强非线性动力学模型,引入时变啮合刚度、齿侧间隙与啮合误差等非线性因素,无量纲处理后,建立动力学方程组。采用数值积分的方法对方程组进行求解,得到了系统的非线性动态响应结果,并计算了系统不同齿侧间隙情况下随激励频率变化的分岔图。综合利用相轨线、Poincaré截面和Lyapunov指数谱,通过G-P算法得到系统关联维数。从定性和定量角度对两级行星系统进行非线性动力学特性研究,得到两级行星系统的混沌频率、进入混沌的途径和齿侧间隙对两级行星轮系非线性特性的影响,为两级行星齿轮系统的故障机理研究提供一定理论依据。

分析了液压回路中溢流阀的结构特点,考虑液压油压缩性、管道弹性和阀芯碰撞阀座时的能量损失,建立了溢流阀量纲一形式的数学模型,并进行了Lyapunov指数分析,目的是研究溢流阀的失稳机理和颤振行为.应用非光滑动态系统理论和MATLAB软件绘制单参数和双参数分岔图,理论解释了阀芯离开阀座时的擦边分岔.结果表明,溢流阀入口流量和预设压力直接决定着阀的振荡特性,并且存在着Hopf分岔、擦边分岔、周期和混沌等现象.搭建了测试平台,得到弹簧预压缩量x0=5 mm情况下的阀芯位移分岔图,对数学模型进行了验证.

为了深入地研究转子-轴承系统的分岔规律，揭示转子系统丰富的非线性动力学行为，采用短轴承非稳态非线性油膜力的一般数学模型获得圆柱轴承的非线性油膜力表达式。在一定参数条件下，采用非线性动力学理论和方法，对刚性Jeffcott转子系统的动力学特性进行了分析。通过计算得到了系统的分叉图、时间历程、轴心轨迹、相图及Poincare映射图。计算结果表明-在特定的参数域内系统存在丰富的非线性动力学行为。该方法收敛速度快、精度高，为定性控制转子-轴承系统的稳定运行状态提供了理论依据。

探究了非线性液压弹簧力对电液伺服系统动态特征的影响。根据非线性动力学原理,建立了系统的动力学模型。通过理论研究指出,非线性液压弹簧力作用可以用Duffing方程描述。通过数值分析揭示了系统内在的分岔现象及典型非线性动力学行为。通过对实测数据进行深入的分析,揭示了液压弹簧的软硬弹簧特性引起的“跳跃现象”。发现液压弹簧力的非线性作用会引发非线性振动,在系统建模与动态特性研究时应该将其非线性作用考虑在内。