基于新型工程复合材料高弹性联轴器动态特性的实验研究

发布时间：2019-09-05 12:16

【摘要】：高弹性联轴器作为一种既能承担动力和运动传递、补偿轴不对中，又能对振动和噪声治理的重要装置，在现代机械系统的动力装置中所发挥的作用也越来越大。然而目前常用的金属弹性联轴器阻尼小、造价高和维护困难，非金属弹性联轴器的常用橡胶弹性元件易老化、耐油性和耐高低温性差。新型工程复合材料BTG塑料合金的吸振、缓冲性能好，有着良好的可加工性、摩擦磨损性能和抗疲劳性能等，非常适合于用作高弹性联轴器的制造材料。然而，，采用这种新型BTG塑料合金材料作为联轴器的弹性元件制作材料尚属首例，并不清楚该联轴器的动态特性及性能参数。本文将通过动态实验的方法，研究该联轴器在不同振动频率和不同振动幅值下的径向、轴向及扭转方向振动的动态特性，并进行其系统的模型辨识。本文研究主要包括以下五个方面： ①讨论了工程中迟滞非线性系统常采用的四种数学模型，并对它们的适用范围、模型特点进行了分析。因表达式的物理意义十分明确，结构简单，实验数据的良好适应性，系统辨识选用多项式迟滞模型； ②介绍了动态特性实验的实验对象、实验装置的结构、测试系统以及实验方案，观察测量的原始信号，分析预处理过程； ③解决了实验数据分析过程中的数值计算问题，即采集信号预处理的平滑降噪、非线性迟滞曲线面积的计算、采样信号时域的微分变换以及曲线和曲面的拟合计算在MATLAB软件中的原理及实现方法； ④通过分析采集信号预处理后绘成的各工况迟滞曲线特点，了解动态实验效果及系统宏观上的变化趋势。同时，实验曲线拟合结果显示，多项式迟滞模型对于本次高弹性联轴器动态实验有很好的模型识别效果； ⑤计算得到各工况下每组实验的多项式模型的拟合参数值，对各参数随振幅和频率的变化特点进行分析，提出它们的数学表达式，并对表达式中待定系数进行辨识。本文完成了该联轴器动态实验建模，刚度成份和阻尼成分的数学表达式体现出了系统的刚度和阻尼的特性，及它们随位移的振幅和频率的变化特点；在已知系统振动的工况、振幅和频率时，该模型就能很好的描述出系统的非线性迟滞曲线。以上研究及结论为该类新型联轴器的设计理论建立及理论研究奠定了基础。
【图文】：

过程图,系统辨识,过程

2.1 引言建立系统数学模型的方法主要有理论方法与实验方法两种。其中理论建模对应的问题的基本定理、原理是已知的，目标为找出系统内在的运动规律，推导系统状态参数和外作用之间的联系，称为“白箱”问题；实验建模又称“辨识”建模，直接从系统运行和实验数据出发建立模型，适用于客观规律还不清楚的题，则称为“黑箱”问题。然而，在研究和实践中经常研究的对象是已知系统服从某些基本规律，但又还不清楚其中一些机理，需要进一步深入研究，于是就要求理论建模和辨识建模相结合，对已知其机理的部分采用理论建模的方法，然后再用辨识建模方法确定机理不清楚部分的数学模型，这类问题称为“灰箱”题。在本论文中，对这种新型工程复合材料高弹性联轴器动态特性的研究，就采用了这种方法。动力学系统实验建模是以一定的准则为依据，利用系统在实验中通过传感器测量得到的输入及输出信号，采用辨识技术建立反映系统本质动态特性的数学模型，并辨识出模型中的未知成份，其基本过程如图 2.1所示。

时域波形,理想模型,干摩擦

如混沌运动，这是非线性系统特实验研究主要是针对于非线性系统的迟滞效用系统的数学模型模型及双线型模型 Hartog 提出了干摩擦的理想模型[13]，即在单自在其交接面上的干摩擦力可用图 2.2 中的模型是系统在一个振动周期内耗散的能量。当该系摩擦力是突然发生的，它的时域波形为理想的统的相对运动，摩擦力变化规律可表示如下：, 0, 0rfrN vFN v 擦力，滑动摩擦系数， N 为正压力，rv 为两
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH133.4

【参考文献】