摩擦摆运动分析与摩擦自激振动控制技术研究

发布时间：2017-04-13 01:14

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【摘要】：本文是对摩擦自激振动进行研究,利用研究摩擦自激振动的典型实验装置摩擦摆进行实验,首先测定摩擦摆运动时所受的摩擦力矩,以此为基础运用MATLAB软件计算摩擦摆的摆动微分方程并拟合出摩擦力矩与摩擦摆角速度关系的曲线,再利用ADAMS对摩擦摆的运动进行仿真,仿真得出的结果与理论分析结果一致。理论分析表明,摩擦摆首先经过一段时间的衰减运动,最后会在一定的角度范围内做稳定振动,从摩擦摆的阻尼特性出发,发现其始终是消耗能量的主体,它不仅改变振动体的初始平衡位置,还会生成很大消耗系统能量的正阻尼,称之为“摩擦伴生阻尼”。“摩擦伴生阻尼”的概念是由导师高中庸教授提出的观点,它更合理的揭示摩擦自激振动形成的机理。许多学者用负阻尼的理论来解释摩擦自激振动的现象,负阻尼的理论曾经深远的影响着学术界,但实际情况并非如此。在过去的一些研究中没有从摩擦系统的整体出发,仅仅从数学计算的角度推导得出结论,并且忽略了静、动摩擦力之间的差值对系统自激振动的影响。为验证理论分析结果的正确性,用动态应变测量系统对摩擦摆的振动特性进行测量分析的实验,在前人所做的实验上进行一系列改进,即测量摩擦摆运动周期数增加,将动态应变测量分析系统所测量的结果反映到摩擦摆摆动的角位移,即动态应变测量分析系统实时的反映出摩擦摆运动角位移与应变的关系,输出摩擦摆的角位移响应曲线以及动态应变曲线,根据实验数据绘制各参数的关系曲线,据此来分析自激振动的机理及其摩擦摆的自激振动特性。通过分析认为:摩擦自激振动的摩擦力(矩)表达式中,摩擦力(矩)受到速度项的影响,还受到加速度项对的影响,并发现加速度项相对于速度项对自激振动特性有着更重大影响。维持系统自激振动的摩擦力(矩),由常量和与相对速度及相对加速度有关的变量两部分组成,其消耗外部能源的常量部分为系统提供摩擦伴生阻尼,这样的解释更为合理。
【关键词】：摩擦摆 自激振动 负阻尼 摩擦伴生阻尼 振动特性
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH113.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 引言9-10
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-11
• 1.3 主要研究内容11-12
• 1.4 本章小结12-13
• 第二章 理论分析13-30
• 2.1 负阻尼理论13-15
• 2.2 摩擦伴生阻尼理论15-17
• 2.3 摩擦自激振动系统理论研究17-29
• 2.3.1 摩擦摆结构介绍18-20
• 2.3.2 摩擦摆力矩测定实验20-23
• 2.3.3 摩擦摆运动微分方程分析23-24
• 2.3.4 摩擦摆微分方程的计算24-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 仿真及对比分析30-39
• 3.1 摩擦摆仿真分析30-32
• 3.1.1 摩擦摆三维实体建模30-31
• 3.1.2 仿真分析31-32
• 3.1.3 仿真结论32
• 3.2 摩擦摆的主要参数测量实验32-38
• 3.2.1 摩擦摆的主要参数测量实验原理33-34
• 3.2.2 实验数据34-37
• 3.2.3 实验结果对比分析37-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第四章 实验研究39-56
• 4.1 实验方案39-40
• 4.2 润滑剂的选择与配制40-42
• 4.3 实验仪器42-48
• 4.3.1 电机42
• 4.3.2 SH2046M步进电机驱动器42-45
• 4.3.3 转速的确定45-46
• 4.3.4 CNC步进电机控制器46-48
• 4.4 DH5923动态信号测试分析系统48-53
• 4.4.1 惠斯通电桥实验装置48-50
• 4.4.2 应变测量原理50-51
• 4.4.3 桥路类型51-53
• 4.5 动态应变测量系统软件介绍53-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第五章 摩擦摆实验研究56-63
• 5.1 实验线路连接56-57
• 5.2 摩擦摆振动特性的实验研究57-62
• 5.2.1 实验操作步骤57-58
• 5.2.2 实验数据处理58-61
• 5.2.3 实验结论61-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第六章 结论与展望63-65
• 6.1 结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-68
• 附录68-70
• 发表论文和参加科研情况说明70-71
• 致谢71

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本文编号：302473