机械结合部振动传递特性研究

摘要

在现代制造业中，获取质量高及性能稳定的机械装备是企业追求的目标，而机械系统整体的动态性能与机械装备结合部的动力学特性息息相关。因此，对机械结合部中的振动传递特性进行分析，获取影响整机动力学性能的因素，不仅能够保证可靠的机械性能，而且可实现机械装备的动态特性监测及可靠性分析，避免重大安全事故及巨大经济损失的发生。
　　本文从栓接界面接触振动的基础问题出发，重点研究冲击载荷作用下机械结合部振动传递特性，并结合有限元振动功率流方法研究基础载荷在结合面中的传播特性，本文研究的内容如下:
　　(1)应用分形理论的计算模型，计算在表面接触中的实际接触面积，建立结合面法向面压与实际接触面积、塑性接触面积之间的关系，并应用逆向设计方法建立“粗糙-刚性平面”接触模型，结合有限元计算仿真真实粗糙表面的受力状态及接触面积。
　　(2)研究法向、切向、弯曲三种基础冲击载荷在多界面栓接模型的振动传递特性，并结合单一变量实验法，讨论在螺栓预紧力及接触表面不同粗糙度对结合面振动传递的影响。
　　(3)应用有限元振动功率流法，计算栓接界面在法向、切向、弯曲三种简谐载荷作用下的动力学响应，提取出结合面上下各个节点的位移及应力数值，应用数值分析软件仿真模拟出各频率下结构的功率流传递路径，分析栓接界面在基础载荷作用下的功率流传递特性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的背景和意义

1．2 国内外相关领域研究现状

1．2．1 界面接触模型研究

1．2．2 粗糙接触界面接触振动与能量耗散研究

1．2．3 振动功率流方法研究

1．3 本文主要研究内容

2 机械结合部接触性能分析

2．1 引言

2．2 基于分形理论接触面积计算方法

2．2．1 WM函数表征粗糙表面

2．2．2 粗糙表面接触面积计算模型

2．2．3 真实接触面积与分形参数关系

2．3 基于有限元法的接触面积计算仿真

2．3．1 粗糙界面接触塑性变形模型的描述

2．3．2 CATIA逆向造型建模

2．3．3 粗糙界面法向接触塑性变形模型的建立

2．4 本章小结

3 冲击载荷作用下的机械结合部振动传递实验研究

3．1 引言

3．2 冲击激励载荷对结合部振动传递的影响

3．2．1 模型描述

3．2．2 实验仪器及实验过程

3．3 实验结果分析

3．3．1 法向冲击载荷的振动传递特性分析

3．3．2 切向冲击载荷的振动传递特性分析

3．3．3 弯曲冲击载荷的振动传递特性分析

3．4 预紧力对结合部振动传递的影响

3．4．1 预紧力矩与预计力的换算关系

3．4．2 实验过程

3．4．3 实验结果分析

3．5 表面粗糙度对结合部振动传递的影响

3．5．1 表面粗糙度对零件性能的影响

3．5．2 接触界面加工方法及加工精度

3．5．3 表面粗糙度的测量方法

3．5．4 实验过程及实验结果分析

3．6 本章小结

4 机械结合部振动功率流传递特性分析

4．1 引言

4．2 基于ABAQUS的振动功率流法

4．2．1 有限元计算模型

4．2．2 有限元计算结果

4．3 界面功率流传递路径及界面振动能量耗散分析

4．3．1 法向载荷功率流传递路径及振动能量损耗分析

4．3．2 切向载荷功率流传递路径及振动能量损耗分析

4．3．3 弯曲载荷功率流传递路径及振动能量损耗分析

4．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢