东南大学
硕士学位论文
预紧力可控电主轴动态特性分析和试验研究
姓名：何金平
申请学位级别：硕士
专业：机械制造及其自动化
指导教师：蒋书运
20070306
第二章高速电主轴整机临界转速分析及程序开发
图２－６三转子整机临界转速分析软件主界面
图２．７转子数据调入界面
东南大学硕士学位论文
２．５算例与结果讨论
图２－８轴承刚度计算界面
２．５．１电主轴结构参数
算例所选的无锡电主轴结构参数见表２－１。（滚动轴承的刚度随转速升高而呈现的非线性变化曲线，可应用作者基于滚动轴承分析理论编制的分析软件计算获得。）
表２－１电主轴参数表
参数数值
动平衡精度
主轴质量
轴全长
前轴承
后轴承
前耦合部线刚度前耦合部角刚度后耦合部线刚度后耦合部角刚度
ＧＯ．４
１５ｋｇ
７９３ｍｍ
７０１３
７０１１２．２８ｘ１０ｊ４（Ｎ／柚
Ｚ１７×１程忸?ｍ｜ｍｎ１．９６ｘ１妒（Ⅳ，神
Ｚ３１ｘｌ旷（Ｎ．ｍ／ｒｏｄ）
２．５．２临界转速特性
经过计算得到电主轴整机的前５阶临界转速为：２２３８４（ｒ／ｒａｉｎ）、２５２００（ｒ／ｍｉｎ）３１９１３（ｒ／ｒａｉｎ）、４０７６５（ｒ／ｒａｉｎ）、５４１５４（ｒ／ｒａｉｎ），对应的前５阶主振型如图２母所示。
某边坡动态变形特征分析 摘要：以某边坡为工程背景，研究了该边坡近期的变形特征，将变形体的变形形式分为2种情形，排水固结沉陷型、滑移型，其中，排水固结沉陷型变形形式主要以不均匀变形为主；滑移型包括了沿老滑面滑移型和土体剪损滑移型。 关键词：边坡变形特征动态滑动面稳定性 1、引言 边坡变形特征分析是边坡工程的重要研究内容，以某边坡为工程背景，除边坡区外新城建设已具规模，边坡区的前沿望江大道和民德路一带城镇建设基本完成，按规划要求，边坡区内近期将安置十个单位及近万移民。然而近几年的道路建设已使该区多处出现了一定规模的变形，严重影响县城区移民迁建工作。其中最大一处民德小学变形体影响面积超过3万m2，使已建成道路破坏；近期东部因部分移民房屋基础开挖以引起部分坡体变形，在短短两个月的时间内，水平位移达l-6cm，变形体的影响宽度达60-70m，且处在进一步发展之中。因此，研究该边坡近期的变形特征，对于边坡区的防治与治理工作具有重要意义。 2、边坡近期变形分析 近期变形发生在1998年新城建设之后，到目前为止，先后形成了陈家院子、石院子、石院子后、民德小学、民德小学东等5处较大规模变形体，涉及总面积达10万多m2。体积50多万m3。 2，1排水固结沉陷型 排水固结沉陷型。此类变形以民德小学、陈家院子和石院子变形体为代表，其中民德小学变形体最典型。该变形体位于崩滑堆积平台中区前缘，其变形形式主要以不均匀变形为主，后期见前缘部分土坡体有明显的滑移变形，尤其公路路面明显外鼓变形。该变形体在民德小学一带差异变形较大，最大量可达50－70cm，导致这座近千学生的小学宿舍与教学楼严重开裂变形，从而不得不整体搬迁。后来随着东部挡墙基础的回填，地下水逐步回升，以及前沿坡角的减缓和保护等措施，才使得该变形体的变形有所减缓，目前已处于基本稳定状态。造成这种大范围变形的内在因素是由于民德小学一带表部粘土层分布较厚，由于地下水位高，自然条件下，大都处于饱和状态(如图1示)，当下部碎块石层中的地下水快速疏干，上部弱透水的粘土层缓慢排水产生固结变形，由于该土层下部强度相对较高的块石层接触面起伏不平，导致上部土层不均匀的压缩变形。在地表具体表现为总体沉陷而局部水平拉裂变形。民德小学变形体的变形具有以下特征：(1)后缘大部分区域的变形与前缘开挖临空面没有直接的关系。变形体后缘距公路开挖面在100余米之外，大遍区域并无中层滑带产生，而底部滑带大都倾向山里，无滑动条件，说这一区域的后期变形只能是随地下水的疏干范围的扩大而扩大的。(2)民德小学早期NW－SE向拉裂变形与基岩面形态条件有关，因为区前
电主轴的介绍 1.概括：高速数控机床（CNC）是装备制造业的技术基础和发展方向之一，是装备制造业的战略性产业。高速数控机床的工作性能，首先取决于高速主轴的性能。数控机床高速电主轴单元影响加工系统的精度、稳定性及应用范围，其动力性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。高速主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴等。不同类型的高速主轴单元输出功率相差较大。 2.电主轴的结构：电动机的转子直接作为机床的主轴，主轴单元的壳体就是电动机机座，并且配合其他零部件，实现电动机与机床主轴的一体化。 3. 优点：电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等优点，而且转速高、功率大，简化机床设计，易于实现主轴定位，是高速主轴单元中的一种理想结构。电主轴轴承采用高速轴承技术，耐磨耐热，寿命是传统轴承的几倍。 4.电主轴的融合技术： 高速轴承技术 电主轴通常采用动静压轴承、复合陶瓷轴承或电磁悬浮轴承。 动静压轴承具有很高的刚度和阻尼，能大幅度提高加工效率、加工质量、延长刀具寿命、降低加工成本，这种轴承寿命多半无限长。 复合陶瓷轴承目前在电主轴单元中应用较多，这种轴承滚动体使用热压Si3N4陶瓷球，轴承套圈仍为钢圈，标准化程度高，对机床结构改动小，易于维护。 电磁悬浮轴承高速性能好，精度高，容易实现诊断和在线监控，但是由于电磁测控系统复杂，这种轴承价格十分昂贵，而且长期居高不下，至今没有得到广泛应用。 高速电机技术 电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物，电动机的转子即为主轴的旋转部分，理论上可以把电主轴看作一台高速电动机。关键技术是高速度下的动平衡； 润滑
电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑；也可以采用脂润滑，但相应的速度要打折扣。所谓定时，就是每隔一定的时间间隔注一次油。所谓定量，就是通过一个叫定量阀的器件，精确地控制每次润滑油的油量。而油气润滑，指的是润滑油在压缩空气的携带下，被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要，太少，起不到润滑作用；太多，在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。 冷却装置 为了尽快给高速运行的电主轴散热，通常对电主轴的外壁通以循环，冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。 高速刀具的装卡方式 广为熟悉的BT、ISO刀具，已被实践证明不适合于高速加工。这种情况下出现了HSK、SKI等高速刀具。 高频变频装置 要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机，变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。 电主轴的运动控制 在数控机床中，电主轴通常采用变频调速方法。目前主要有普通变频驱动和控制、矢量控制驱动器的驱动和控制以及直接转矩控制三种控制方式。 普通变频为标量驱动和控制，其驱动控制特性为恒转矩驱动，输出功率和转速成正比。普通变频控制的动态性能不够理想，在低速时控制性能不佳，输出功率不够稳定，也不具备C轴功能。但价格便宜、结构简单，一般用于磨床和普通的高速铣床等。 矢量控制技术模仿直流电动机的控制，以转子磁场定向，用矢量变换的方法来实现驱动和控制，具有良好的动态性能。矢量控制驱动器在刚启动时具有很大的转矩值，加之电主轴本身结构简单，惯性很小，故启动加速度大，可以实现启动后瞬时达到允许极限速度。这种驱动器又有开环和闭环两种，后者可以实现位置和速度的反馈，不仅具有更好的动态性能，还可以实现C轴功能；而前者动态性能稍差，也不具备C轴功能，但价格较为便宜。 直接转矩控制是继矢量控制技术之后发展起来的又一种新型的高性能交流调速技术，其控制思想新颖，系统结构简洁明了，更适合于高速电主轴的驱动，更能满足高速电主轴高转速、宽调速范围、高速瞬间准停的动态特性和静态特性的要求，已成为交流传动领域的一个热点技术。 5.电主轴的发展趋势：随着机床技术、高速切削技术的发展和实际应用的需要，对机床电主轴的性能也提出了越来越高的要求，
检测系统的静态特性和动态特性 检测系统的基本特性一般分为两类：静态特性和动态特性。这是因为被测参量的变化大致可分为两种情况，一种是被测参量基本不变或变化很缓慢的情况，即所谓“准静态量”。此时，可用检测系统的一系列静态参数（静态特性）来对这类“准静态量”的测量结果进行表示、分析和处理。另一种是被测参量变化很快的情况，它必然要求检测系统的响应更为迅速，此时，应用检测系统的一系列动态参数（动态特性）来对这类“动态量”测量结果进行表示、分析和处理。 研究和分析检测系统的基本特性，主要有以下三个方面的用途。 第一，通过检测系统的已知基本特性，由测量结果推知被测参量的准确值；这也是检测系统对被测参量进行通常的测量过程。 第二，对多环节构成的较复杂的检测系统进行测量结果及（综合）不确定度的分析，即根据该检测系统各组成环节的已知基本特性，按照已知输入信号的流向，逐级推断和分析各环节输出信号及其不确定度。 第三，根据测量得到的（输出）结果和已知输入信号，推断和分析出检测系统的基本特性。这主要用于该检测系统
的设计、研制和改进、优化，以及对无法获得更好性能的同类检测系统和未完全达到所需测量精度的重要检测项目进行深入分析、研究。 通常把被测参量作为检测系统的输入（亦称为激励）信号，而把检测系统的输出信号称为响应。由此，我们就可以把整个检测系统看成一个信息通道来进行分析。理想的信息通道应能不失真地传输各种激励信号。通过对检测系统在各种激励信号下的响应的分析，可以推断、评价该检测系统的基本特性与主要技术指标。 一般情况下，检测系统的静态特性与动态特性是相互关联的，检测系统的静态特性也会影响到动态条件下的测量。但为叙述方便和使问题简化，便于分析讨论，通常把静态特性与动态特性分开讨论，把造成动态误差的非线性因素作为静态特性处理，而在列运动方程时，忽略非线性因素，简化为线性微分方程。这样可使许多非常复杂的非线性工程测量问题大大简化，虽然会因此而增加一定的误差，但是绝大多数情况下此项误差与测量结果中含有的其他误差相比都是可以忽略的。
系统动态特性分析。 （1）时域响应解析算法――部分分式展开法。 用拉氏变换法求系统的单位阶跃响应，可直接得出输出c(t)随时间t 变化的规律，对于高阶系统，输出的拉氏变换象函数为： s den num s s G s C 11)()(?=? = （21） 对函数c(s)进行部分分式展开，我们可以用num,[den,0]来表示c(s)的分子和分母。 例 15 给定系统的传递函数： 24 50351024 247)(23423+++++++=s s s s s s s s G 用以下命令对 s s G ) (进行部分分式展开。 >> num=[1,7,24,24] den=[1,10,35,50,24] [r,p,k]=residue(num,[den,0]) 输出结果为 r= p= k= -1.0000 -4.0000 [ ] 2.0000 -3.0000 -1.0000 -2.0000 -1.0000 -1.0000 1.0000 0 输出函数c(s)为： 01 11213241)(+++-+-+++-= s s s s s s C 拉氏变换得： 12)(234+--+-=----t t t t e e e e t c （2）单位阶跃响应的求法： 控制系统工具箱中给出了一个函数step()来直接求取线性系统的阶跃响应，如果已知传递函数为： den num s G = )( 则该函数可有以下几种调用格式： step(num,den) (22) step(num,den,t) (23) 或 step(G) (24) step(G,t) (25) 该函数将绘制出系统在单位阶跃输入条件下的动态响应图，同时给出稳态值。对于式23和25，t 为图像显示的时间长度，是用户指定的时间向量。式22和24的显示时间由系统根据输出曲线的形状自行设定。
高速电主轴技术 乔志敏 S1203027 摘要:通过阐述了高速电主轴的发展历程、高速电主轴的结构以及高速电主轴设计制造过程中的关键技术，分析了高精度、高转速电主轴对数控机床性能的影响。实践证明，采用高速加工技术可以解决机械产品制造中的诸多难题，能够获得特殊的加工精度和表面质量，高精度高转速电主轴功能部件，对提高数控机床的性能具有极大的影响。 关键词：高速电主轴；高精度；数控机床 Abstract: Based on the development of high-speed motorized spindle and the main str ucture of the motorized and the key technologies in the manufacturing process of high -speed motorized spindle, it analyzes the high precision, high speed electric spindle of influence on the performance of the numerical control machine. Practice has proved t hat high-speed processing technology can solve many problems in the manufacturing of mechanical products, and it can obtain special machining accuracy and surface qual ity. High precision and high speed motorized spindle features have a great impact on t he performance of CNC machine tools . Keywords: high-speed motorized spindle, high precision, CNC machine
结构动力特性的测试方法及应用(讲稿) 一. 概述 每个结构都有自己的动力特性,惯称自振特性。了解结构的动力特性就是进行结构抗震设 计与结构损伤检测的重要步骤。目前,在结构地震反应分析中,广泛采用振型叠加原理的反应谱分析方法,但需要以确定结构的动力特性为前提。n 个自由度的结构体系的振动方程如下: [][][]{}{})()()()(...t p t y K t y C t y M =+??????+?????? 式中[]M 、[]C 、[]K 分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵,均为n 维矩阵;{} )(t p 为外部作用力的n 维随机过程列阵;{})(t y 为位移响应的n 维随机过程列阵;{})(t y &为速度响应的n 维随机过程列阵;{})(t y && 为加速度响应的n 维随机过程列阵。 表征结构动力特性的主要参数就是结构的自振频率f (其倒数即自振周期T )、振型Y(i)与阻尼比ξ,这些数值在结构动力计算中经常用到。 任何结构都可瞧作就是由刚度、质量、阻尼矩阵(统称结构参数)构成的动力学系统,结构一旦出现破损,结构参数也随之变化,从而导致系统频响函数与模态参数的改变,这种改变可视为结构破损发生的标志。这样,可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损,进而提出修复方案,现代发展起来的“结构破损诊断”技术就就是这样一种方法。其最大优点就是将导致结构振动的外界因素作为激励源,诊断过程不影响结构的正常使用,能方便地完成结构破损的在线监测与诊断。从传感器测试设备到相应的信号处理软件,振动模态测量方法已有几十年发展历史,积累了丰富的经验,振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展也很快。随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高,结构的振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境激振来监测,并可得到比较精确的结构动态特性(如频响函数、模态参数等)。目前,许多国家在一些已建与在建桥梁上进行该方面有益的尝试。 测量结构物自振特性的方法很多,目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试法与自由振动法。稳态正弦激振法就是给结构以一定的稳态正弦激励力,通过频率扫描的办法确定各共振频率下结构的振型与对应的阻尼比。 传递函数法就是用各种不同的方法对结构进行激励(如正弦激励、脉冲激励或随机激励等),测出激励力与各点的响应,利用专用的分析设备求出各响应点与激励点之间的传递函数,进而可以得出结构的各阶模态参数(包括振型、频率、阻尼比)。脉动测试法就是利用结构物(尤其就是高柔性结构)在自然环境振源(如风、行车、水流、地脉动等)的影响下,所产生的随机振动,通过传感器记录、经谱分析,求得结构物的动力特性参数。自由振动法就是:通过外力使被测结构沿某个主轴方向产生一定的初位移后突然释放,使之产生一个初速度,以激发起被测结构的自由振动。 以上几种方法各有其优点与局限性。利用共振法可以获得结构比较精确的自振频率与阻尼比,但其缺点就是,采用单点激振时只能求得低阶振型时的自振特性,而采用多点激振需较多的设备与较高的试验技术;传递函数法应用于模型试验,常常可以得到满意的结果,但对于尺度很大的实际结构要用较大的激励力才能使结构振动起来,从而获得比较满意的传递函数,这在实际测试工作中往往有一定的困难。 利用环境随机振动作为结构物激振的振源,来测定并分析结构物固有特性的方法,就是近年来随着计算机技术及FFT 理论的普及而发展起来的,现已被广泛应用于建筑物的动力分析研究中,对于斜拉桥及悬索桥等大型柔性结构的动力分析也得到了广泛的运用。斜拉桥或悬索桥的环境随机振源来自两方面:一方面指从基础部分传到结构的地面振动及由于大气变化而影响到上部结构的振动(根据动力量测结果,可发现其频谱就是相当丰富的,具有不同的脉动卓越周期,反应了不同地区地质土壤的动力特性);另一方面主要来自过桥车辆的随机振动。
永磁同步电主轴新技术的优缺点 电主轴行业新技术是大家都在关注的问题,如何让更多的人了解更多的信息,本文将要借此机会进行一些关于电主轴行业新技术的介绍,希望更多的人从中获取到欲求的知识.详情可参见下文. 在日益讲究节约能源的今天，永磁同步技术的发展与应用越来越引起人们的重视。星轮简单介绍下这项技术应用的几点特征及优缺点。 根据这项新技术开发的永磁同步电主轴具有以下几点特征: 无感应电流 永磁同步电主轴转子无感应电流，转子发热小，且具有极佳的硬转矩特性，在负载波动情况下仍具有较高的转速稳定性，能保持砂轮的匀速转动，因此，其加工零件表面的质量高。 较强的带负载能力 永磁同步电主轴在额定转速以下能满足功率指标要求，严格遵循恒转矩规律，在较小的范围内具有很强的带负载能力。 无励磁电流 永磁同步电主轴的转子表贴永磁磁钢，直接形成转子磁场，无需励磁电流，功率因素接近1，几乎所有定子电流都用于输出转矩，具有较高的工作效率，能减少电机损耗。 永磁同步技术的应用能够节省投资成本，同时提高效率;提高工件表面加工精度;扩大精密切削和低速强力切削的范围;实现节能减耗。 除此之外该项新技术也存在最大转矩受永磁体去磁约束，抗震能力差，高转速受限制等诸多缺点，因此在实际应用中应根据使用要求选择合适的电主轴。相信科
技的进步在不断提高永磁同步技术卓越性能的同时，也能改善不足之处，使其得以更广泛的应用于实际生产中。 高速机床时实现高速切削的基础，而高速主轴单元则是高速机床的核心部件和技术关键。相比传统的主轴，高速电主轴的主要形式是将主轴电机的定子、转子直接装入主轴组件的内部形成机电一体化的电主轴，实现机床系统的“零传动”，具有调速范围宽、结构紧凑、转动惯量小、响应速度快、易于实现无极调速和精密控制等优点。 但以往高度电主轴采用的电机主要是异步电机，异步电机的功率损耗较大，电机的定、转子的功耗发热成为高速机床的主要热源。此外，主轴轴承在高速运转中，存在着复杂摩擦现象，也加剧了电主轴的发热强度，使电主轴的整体温度升高，热变形大，从而严重影响到高速机床的加工精度。严重时，还会是轴承发生金属粘结烧毁现象，导致轴承失效。 永磁同步电机与异步电机相比，具有的优点是:整体功率损耗小且转子没有损耗，具有更高的效率;电机体积小;由转子磁钢产生气隙磁密，功率因素高等。 显然采用永磁同步电机能够很好地改善电主轴的热态特性，因此，本课题进行了 永磁同步电主轴的设计，并对其热态特性进行研究，这对于促进电主轴在高速加 工领域的进一步应用是十分必要的尝试。
煤层气生产动态特征分析 发表时间：2018-06-25T14:58:12.400Z 来源：《基层建设》2018年第12期作者：王国华崔德广[导读] 摘要：由于煤层地质条件的差异以及储层的非均质性影响，同一区块的煤层气井生产情况也会各有差异。 新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六煤田地质勘探队乌鲁木齐 830009 摘要：由于煤层地质条件的差异以及储层的非均质性影响，同一区块的煤层气井生产情况也会各有差异。从区域上分析煤层气井的生产特征及规律，有利于了解本区煤层气井高产主控的因素，指导后期开发部署及工艺方案的优化。 关键词：产气量；正相关性；流体势；临储比；层系组合 The analysis of coalbed methane production dynamic characteristics (No.156 Coalfield Geological Exploration Team of Xinjiang Coalfield Geology Bureau , Urumqi 830009) Abstract: Because of the different Geological conditions of coal seam and the heterogeneous influence of reservoir, the production of coal seam and gas well in the same area will be different. It is helpful to understand the factors of high yield and main control of coal seam gas well from regional analysis, and guide the development and deployment of coal seam gas well and the optimization of process plan. 阜康白杨河矿区煤炭资源丰富，煤变质程度中等，煤层气含量高，同时，煤储层物性较好，有利于煤层气的赋存和开发。 示范区主要含煤地层为八道湾组下段(J1b 1)和八道湾组中段(J1b 2)。开发的3套主力煤层39#、41#、42#全部位于八道湾组下段。由于煤层地质条件的差异以及储层的非均质性影响，同一区块的煤层气井生产情况也会各有差异。从区域上分析煤层气井的生产特征及规律，有利于了解本区煤层气井高产主控的因素，指导后期开发部署及工艺方案的优化。 一、示范区生产特征 为分析示范区的生产特征与产气分布规律，将从本区的产气、产水规律，以及与煤层构造、煤层厚度、流体势、层系组合等方面关系入手，深入研究本示范区煤层气井的高产主控因素。 1、产气量与构造的关系 从示范区煤层气井2015年10月31日的产气现状与构造关系叠合图可以看出（见图1），示范区西部部署的两排煤层气井，构造深部位井的产气效果要好于浅部位的井；示范区东部部署了三排煤层气井，构造中部的井产气效果最好，深部位井的产气效果次之，而浅部井的产气效果最差。总体来看，目前示范区全区浅部位井的产气效果都不理想，可能与浅部的井离火烧区较近，瓦斯风化带较深，浅部井的含气性较差等因素有关。 图1 示范区煤层气井产气现状与构造关系图 2、产气量与煤层厚度的关系 从示范区煤层气井产气现状与3套主力煤层厚度的叠合关系图可以看出（见图2），示范区煤层气井产气量与39#、42#煤层厚度大体上呈正相关性，即煤层厚度大的区域产气量高，而与41#煤层厚度的相关性不明显。 a.示范区煤层气井产气量与39#煤层厚度关系图 b.示范区煤层气井产气量与41#煤层厚度关系图 c.示范区煤层气井产气量与42#煤层厚度关系图
Spider-20是一款紧凑而强大的无线动态信号分析仪和数据采集仪。它提供4个24位高精确高保真输入通道，和一个独特的软件可选的转速计输入信号源输出通道（使用传统的BNC连接器）。每个输入可单独编程接受AC或DC电压或从一个内置电子IEPE(ICP)传感器输出。Spider20 的尺寸为13.5*10.9*3.25cm，可充电，内置闪卡，内置WIFI接口。 使用iPAD可以设置、查看或记录历史信号，以及执行频谱分析、测量频率响应函数FRF和相干函数。将它连接到笔记本或PC电脑还可享受我们EDM软件提供的全部软件功能，包括1/N倍频程声学功能、旋转机械阶次跟踪，冲击响应谱测试或专用的数字滤波器等。 Spider-20 完全脱离PC操作，只需用手进入黑盒操作模式，利用我们灵活的自动测试计划和阈值检测软件使Spider-20变成一个智能化无人监控能够响应数据条件或网络指令，通过邮件向您发送通知。是有线款动态信号分析仪和数据采集仪，用有线以太网连接取代了Wi-Fi，与Spider-20 技术指标和功能相同。 Spider-20特点 超便携易用性：重量只有560g 高精度性：24位分辨率，100dB动态输入
范围内置WIFI，4G闪存，电池保证6小时续航4个输入通道，1个转速输出通道，最高采样率102.4KHz 脱离PC，黑匣子工作模式支持iPAD、笔记本、PC电脑连接操作。 Spider-20功能 实时数据记录，瞬态捕捉转速、相位、轴心轨迹实时数据滤波阶次跟踪倍频程分析与声级计实时算数运算报警监测正弦扫频FRF分析时域统计分析冲击响应谱自动阈值检测任意波形输出传感器校准系统前端校准自功率谱、互功率谱、相干与传递函数。 Spider-20应用 动态信号分析振动测试汽车动力学机械故障诊断模态分析过程监控自动阈值检测声学研究NVH应用机械现场监测全身振动远程监测路谱试验数据采集。
技术篇 2007年 第十期 某装备结构动态特性分析 霍 红 (中北大学,太原 030051) 摘 要:利用试验模态分析法获得了某机枪结构的模态参数,分析了机枪的动态特性,并通过基于模态试验的灵敏度分析方法,获得了影响该机枪动态特性的敏感部位,为改善机枪动态特性提供了依据. 关键词:机枪;灵敏度分析;动态特性;分析 中图分类号:TP302.7 文献标识码:A 文章编号:1005 8354(2007)10 0001 02 Analysis on structural dyna m ic characteristics for certai n equi p m e nt HUO H ong (N orth U n i ve rs i ty o f Ch i na ,T a i yuan 030051,Chi na) Abstract :A ccor ding to modal analysism etho d,modal parametersw ere derived and structural dynam ic charac teristics were analyzed.U sing sensitivit y analysis of model test ,t he dyna m ic characteristics and sensitive p oints of a m achine gun were obt ained.These woul d be used to i m prove dyna m ic propert y of t hemachine gun. K ey words :machine gun;sensitivity analysis ;struct ural dyna m ic characteristics ;analysis 收稿日期:2007 08 22 作者简介:霍红(1968 ),女,实验师,研究方向:火炮、自动武器与弹药工程. 0 引 言 当今为提高自动武器的机动性,广泛采用弹性枪架,但随着重量的减轻,武器系统的振动加剧.而武器系统的振动又直接影响到射击精度,特别是弹丸出膛 口时的横向位移、横向速度以及弹丸初始扰动等对武器射击精度影响尤其明显 [1] .为此,需掌握武器系统 的固有特性,为分析和优化机枪的动力学特性提供依据,以提高其射击精度.而系统固有特性一般可由理论分析方法和试验方法获得,前者是利用有限元分析法,后者是利用试验模态分析法,随着试验技术的发展和测量仪器精度的提高,利用试验模态分析法得到的结果越来越受到重视,并且常常作为验证有限元模型正确性的主要依据,所以,常采用理论分析和试验两种方法相结合建立模型 [1,2] ,以获得接近实际的结 果,为进一步分析如结构修改设计及结构动力特性优化设计提供良好的基础.本文以某机枪为例,采用试验模态分析法识别机枪系统的模态参数和分析其动 态特性,并在此基础上进行了灵敏度分析,获得机枪动力学特性对各参数变化的灵敏度,为机枪的动力学特性优化设计提供依据. 1 机枪结构试验模态分析 1.1 模态测试系统 模态测试系统基本由以下几部分组成:激励部分、信号测量和数据采集部分、信号分析和频响函数 估计部分 [3] .其测试系统框图见图1所示. 图1 机枪模态试验系统框图 1
第33卷第3期2 0 18年8月青岛大学学报（工程技术版）JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY (E&T) Vol. 33 No. 3 Aug. 2 0 18文章编号 # 1006 - 9798(2018)03 -0120 - 05; DO * 10.13306/1 1006 - 9798.2018.03.022 基于ANSYS 的某型压力容器静态与动态特性分析 黄妮，戴作强 (青岛大学机电工程学院，山东青岛266071) 摘要：针对压力容器容易发生强度失效和稳定失效等问题，本文基于A N S Y S 软件对某型压力容 器的静态与动态特性进行研究，获取了其应力集中危险位置。在三维建模软件S o lid W o rk s 中，建 立压力容器的三维几何模型，使用自由边划分中面进行网格划分，并给出了载荷及边界条件，将前 处理完成的压力容器模型以c d b 格式导人A N S Y S 软件中进行求解，并在空罐状态下对压力容器 进行动力学特性分析。分析结果表明，该压力容器的静强度具有一定的余量，不会发生强度失效； 在空罐状态下，压力容器筒体和封头容易发生共振，可以在筒体位置适当增加阻尼和约朿，以加强 其稳定性，或者在振型最大处增大厚度以提高刚度，防止和避免共振带来的危害。该研究保障了压 力容器在操作工况下安全可靠。 关键词：压力容器；A N S Y S #静强度分析；模态分析 中图分类号：T H 49 文献标识码：A 压力容器是化工生产中极为重要的一类储运设备[1]，随着存储介质质量和种类的变化，压力容器产生失效事 故的可能性在不断增加，所以对压力容器进行静态和动态特性研究，分析其结构可靠性具有重要意义。近年来， 对压力容器可靠性的研究有许多。郑云虎等人）]采用静强度和模态分析结合的方法，对立式圆柱薄壁容器的振 动特性进行了研究，获得了压力容器的强度和刚度薄弱位置；张自斌等人）]对压力容器的宏观力学响应进行了分 析，并作出应力安全评定，同时运用子模型技术对压力容器接管区域进行了更为精确的应力分析；赵积鹏等人）] 采用特征值屈曲分析方法，得出了压力容器屈曲模态形状和临界外压，提出了压力容器安全使用的临界条件；朱 国樑）]应用A N S Y S 分析了立式厚壁压力容器筒体与封头的应力分布特点，提出了优化措施；马言等人）]针对压 力容器分层缺陷的扩展问题，从动力学角度对压力容器进行模态分析，找到了分层缺陷扩展的原因。基于此，本 文从静态和动态两方面研究某型压力容器的静强度薄弱环节和抗振性能不足之处，根据有限元分析结果，对其进 行安全性能评价及动力学特性分析，保障压力容器在操作工况下安全可靠。该研究对分析压力容器的结构可靠 性具有重要意义，具有一定的实际应用价值。 1三维模型的建立 液体干燥器的容积约为51 m 3，由筒体、封头和裙座等组成。压力容器总长约为15 900 mm ,其中，筒体高度 10 BOOmm ,筒体前段厚度为26 mm ,筒体后段厚度为34 m m ,封头为标准椭圆形，其内径A =2 B O O mm ,两端封头厚度 为29. 62 m m ，裙座厚度为20 m m ，个地脚螺栓对称分布于裙座底端。压力容器材料为Q 345R ，材料性能如表1所示。 在三维建模软件S o lid W o rk s 中，建立压力容器三维几何模 型，压力容器三维图如图1所示。在有限元分析中，微小的结构 可能导致建模时间和计算量大幅增加，因此应抓住模型主要影 响因素，忽略其次要影响因素，对其进行简化处理78]。对该压力 容器焊缝、温度计热电偶口、露点仪口、放空口、公用工程口及小倒角等进行简化，压力容器简化模型如图2所示。2 有限元前处理2.1中面处理及网格划分 H y p e rM e sh 是一个高质量高效率的有限元前处理器，其强大的几何清理功能大大简化了对复杂几何进行仿收稿日期# 2017-12-10;修回日期# 2018 - 02 - 20 基金项目：黄妮（1994 -)，女，湖南常德人，硕士研究生，主要研究方向为电动汽车智能化动力集成技术。 作者筒介：戴作强（1962 -)，男，硕士，教授，主要研究方向为锂离子电池材料与系统。Email: daizuoqiangqdu@https://www.doczj.com/doc/5b16985295.html, 表1材料性能杨氏弹性密度/屈服极材泊松比模量/Pa k g /m 3限/ M P a Q 345R 2. 1X 1011 0.37 890345
橡胶件的静、动态特性及有限元分析 北方交通大学 硕士学位论文 橡胶件的静、动态特性及有限元分析 姓名：郑明军 申请学位级别：硕士 专业：车辆工程 指导教师：谢基龙 2002.2.1 file:///E|/Material/new download/Y476948/Paper/pdf/fm.htm2007-7-3 11:31:00
目录 文摘 英文文摘 第一章绪论 1.1引言 1.2选题背景 1.3本论文的主要研究内容第二章橡胶类材料的本构关系 2.1引言 2.2橡胶材料的本构关系2.2.1橡胶材料的统计理论2.2.2橡胶材料的唯象理论2.3橡胶材料的应力应变关系2.4小结 第三章非线性橡胶材料的有限单元法 3.1引言 3.2非线性橡胶材料的罚有限元法3.3非线性橡胶材料的混合有限元法3.4非线性橡胶材料的杂交有限元法 3.5ANSYS软件的非线性有限元分析方法3.6小结 第四章橡胶材料常数的研究 4.1引言 4.2测定橡胶材料常数的实验方法 4.3 Mooney-Rivlin型橡胶材料常数C1和C2的测定4.4橡胶硬度对Mooney-Rivlin型橡胶材料常数的影响 4.4.1橡胶硬度与弹性模量的关系4.4.2橡胶柱的压缩试验 4.4.3橡胶柱的有限元分析 4.4.4橡胶支座的有限元分析 4.4.5不同硬度下橡胶材料常数C1和C2的确定5小结 第五章橡胶夹层的断裂分析 5.1引言 5.2双悬臂橡胶夹层梁的有限元分析5.2.1试验研究 5.2.2有限元分析 5.2.3计算结果分析 5.3双悬臂橡胶夹层梁的断裂力学分析5.3.1双悬臂橡胶夹层梁界面J积分5.3.2双悬臂橡胶夹层梁应变能释放率G 5.3.3双悬臂橡胶夹层梁的断裂力学分析5.4双剪切橡胶夹层的有限元分析 5.5双剪切橡胶夹层的断裂力学分析 5.5.1双剪切橡胶夹层界面断裂韧性 5.5.2双剪切橡胶夹层的断裂力学分析 6小结 第六章橡胶弹性车轮动态特性分析 6.1引言 6.2橡胶弹性车轮的特点 6.3橡胶弹性车轮的结构 6.4橡胶弹性车轮的有限元分析6.4.1橡胶弹性车轮的有限元分析 6.4.2橡胶弹性车轮的减振效果 6.4.3橡胶硬度对弹性车轮动态特性的影响6.5小结 第七章结论 7.1橡胶材料常数的研究 7.2橡胶夹层的断裂分析 7.3橡胶弹性车轮动态特性分析 参考文献 致谢
轴承套圈加工技术水平分析及解决方案 1．前言 作为整个工业基础的机械制造业，正在朝着高精度、高效率、智能化和柔性化的方向发展。磨削、超精研加工（简称“磨超加工”）往往是机械产品的终极加工环节，其机械加工的好坏直接影响到产品的质量和性能。作为机械工业基础件之一轴承的生产中，套圈的磨超加工是决定套圈零件乃至整个轴承精度的主要环节，其中滚动表面的磨超加工，则又是影响轴承寿命以及轴承减振降噪的主要环节。因此，历来磨超加工都是轴承制造技术领域的关键技术和核心技术。 国外轴承工业，60年代已形成一个稳定的套圈磨超加工工艺流程及基本方法，即：双端面磨削——无心外圆磨削——滚道切入无心磨削——滚道超精研加工。除了结构特殊的轴承，需要附加若干工序外，大量生产的套圈均是按这一流程加工的。几十年来，工艺流程未出现根本性的变化，但是这并不意味着轴承制造技术没有发展。简要地说，60年代只是建立和发展“双端面——无心外圆——切入磨——超精研”这一工艺流程，并相应诞生了成系列的切入无心磨床和超精研机床，零件加工精度达到3～5um，单件加工时间13～18s（中小型尺寸）。70年代则主要是以应用60m/s高速磨削、控制力磨削技术及控制力磨床大量采用，以集成电路为特征的电子控制技术的数字控制技术被大量采用，从而提高了磨床及工艺的稳定性，零件加工精度达到1～3um，零件加工时间10～12s。80年代以来，工艺及设备的加工精度已不是问题，主要发展方向是在稳定质量的前提下，追求更高的效率，{TodayHot}调整更方便以及制造系统的数控化和自动化。 2．轴承套圈的磨削加工 在轴承生产中，磨削加工劳动量约占总劳动量的60%，所用磨床数量也占全部金属切削机床的60%左右，磨削加工的成本占整个轴承成本的15%以上。对于高精度轴承，磨削加工的这些比例更大。另外，磨削加工又是整个加工过程中最复杂，对其了解至今仍是最不充分的一个环节。这个复杂性表现在：所要求的性能指标更多、精度更高；加工成形机理更复杂，影响加工精度的因素众多；加工参数在线检测困难。因此，对于轴承生产中关键工序之一的磨削加工，如何采用新工艺，新技术，以高精度、高效率、低成本地完成磨削过程，便是磨削加工的主要任务。 2．1 高速磨削技术 高速磨削能实现现代制造技术追求的两大目标提高产品质量和劳动效率。实践证明：若将磨削速度由35m/s提高到50～60m/s时，一般生产效率可提高30%～60%，对砂轮的耐用度提高约0.7～1倍，工件表面粗糙度参数值降低50%左右。
第四章动态分析 一、单项选择题(以下每小题各有四项备选答案，其中只有一项是正确的。) 1．时间变量回归模型是应用( )原理，将时间序列中的时间因素作为自变量，所要描述的经济变量作为因变量而建立的模型。 A．回归分析B．相关分析C．因果分析D．因素分析 [答案] A [解析] 时间变量回归模型是指应用回归分析的原理，将时间序列中的时间因素(t)作为自变量(解释变量)，所要描述的经济变量作为因变量(被解释变量)而建立的模型。 2．下列模型中属于滑动平均模型的是( )。 A．y t=a1y t-1+e t B．y t=a1y t-1+a2y t-2+e t C．y t=a1y t-1+a2Y t-2+…+a k y t-k+e t D．y t=b0e t+b1e t-1+…+b k e t-k [答案] D [解析] A项是一阶自回归模型；B项是二阶自回归模型；C项是k阶自回归模型。 3．y t=a1y t-1+a2y t-2+…+a n y t-n+b0e+b1e t-1+…+b m e t-m，是( )。 A．一阶自回归模型B．二阶自回归模型 C．滑动平均模型D．自回归滑动平均模型 [答案] D [解析] 自回归滑动平均模型AR-MA(n，m)是指用n阶自回归m阶滑动平均的混合模型来描述的模型。它满足： y t=a1y t-1+a2y t-2+…+a n y t-n+b0e+b1e t-1+…+b m e t-m 4．长周期波动的周期为( )。 A．0～5年B．5～15年C．10年以上D．15年以上 [答案] C [解析] 按波动周期的长短，循环波动可以分为：①短周期波动，是指周期在五年之内的波动；②中周期波动，是指周期在五年至十年的波动；③长周期波动，是指周期超过十年的波动。 5．循环波动分析中，周期峰值所处的时刻为( )。 A．衰退转折点B．扩张转折点C．收缩长度D．扩张长度 [答案] A [解析] 景气转折点(扩张转折点)是指谷底所处的时刻；扩张长度是指从周期的起点时刻到峰值时刻所跨越的时间长度；收缩长度是指从周期的峰值时刻到谷值时刻(终点)所跨越的时间长度。 6．循环波动分析中，周期谷底所处的时刻为( )。 A．衰退转折点B．扩张转折点C．峰值D．谷值 [答案] B [解析] 衰退转折点是指周期峰值所处的时刻；峰值是指经济周期顶点的指标值；谷值是指经济周期谷底的指标值。 7．扩散指数的计算公式为( )。 [答案] A [解析] 扩散指数又称扩散率，它是指在对各个经济指标的循环波动进行测定的基础上所得到的在一定时点上处于扩张状态的经济指标(扩张指标)的百分比，即： 8．已知某时间序列，如表4-1所示，其中“+”表示经济扩张，“-”表示经济收缩。 表4-1
Agilent Technologies 35670A Dynamic Signal Analyzer Product Overview The Agilent 35670A is a portable two- or four-channel dynamic signal analyzer with the versatility to be several instruments at once. Rugged and portable, it’s ideal for field work. Yet it has the performance and functionality required for demanding R&D applications. Optional features optimize the instrument for troubleshooting mechanical vibration and noise problems, characterizing control systems, or general spectrum and network analysis. Take the Agilent 35670A where it’s needed! Whether you’re moving an instrument around the world or around the lab, portability is a real benefit. Small enough to fit under an airplane seat, the 35670A goes where it’s needed. But there’s more to portability than size. Like a nominal 12- to 28-Volt DC power input and self-contained features that do not require external hardware, such as built-in piezoelectric integrated circuit power supply, analog trigger and tachometer inputs, and optional computed order tracking. Versatile enough to be your only instrument for low frequency analysis With the 35670A, you carry several instruments into the field in one package. Frequency, time, and amplitude domain analysis are all available in the standard instrument. Build on that capability with options that either add new measurement capability or enhance all measurement modes. Versatile two- or four-channel high-performance FFT-based spectrum/network analyzer 122 μHz to 102.4 kHz 16-bit ADC Key Specifications Frequency Range:102.4 kHz 1 channel 51.2 kHz 2 channel 25.6 kHz 4 channel Dynamic Range:90 dB typical Accuracy:±0.15 dB Channel Match:±0.04 dB and ±0.5 degrees Real-time Bandwidth: 25.6 kHz/1 channel Resolution:100, 200, 400 & 800 lines Time Capture:0.8 to >6 Msamples (option UFC) Source Types:Random, Burst random, Periodic chirp, Burst chirp, Pink noise, Sine, Swept-Sine (option1D2), Arbitrary (option 1D4) The Agilent 35670A shown with four channels (option AY6) AY6Add Two Channels (Four Total) 1D0Computed Order Tracking 1D1Real-Time Octave Measurements UK4Microphone Adapter and Power Supply 1D2Swept-Sine Measurements 1D3Curve Fit and Synthesis 1D4Arbitrary Waveform Source 1C2Agilent Instrument BASIC 1001D0 - 1D4 bundle