【摘要】： 摩擦自激振動(dòng)現(xiàn)象廣泛存在于工程領(lǐng)域和日常生活中,由其引起的機(jī)械部件的磨損、表面的破壞、疲勞破壞和產(chǎn)生噪聲,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和人們的生活環(huán)境造成了不小的影響,越來(lái)越引起人們的重視。目前摩擦自激振動(dòng)等滯后非光滑動(dòng)力學(xué)機(jī)理還未被深入認(rèn)識(shí),關(guān)于摩擦自激振動(dòng)的理論研究缺乏系統(tǒng)性,難以總結(jié)參數(shù)影響的規(guī)律,工程實(shí)際情況中常見(jiàn)的參數(shù)非定常性、多自由度內(nèi)共振等影響因素往往被忽略。另外,針對(duì)摩擦自激振動(dòng)的非線性主動(dòng)控制策略研究還剛剛開(kāi)始。本文以機(jī)械系統(tǒng)中的摩擦自激振動(dòng)為研究對(duì)象,對(duì)摩擦自激振動(dòng)系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)特性和分岔控制進(jìn)行了深入細(xì)致的研究,主要工作及創(chuàng)造性成果如下: 通過(guò)對(duì)機(jī)床摩擦顫振、鉆桿顫振、汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)顫振和制動(dòng)系統(tǒng)嘯叫等摩擦自激振動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性研究,建立了一類具有代表性的雙質(zhì)體—傳輸帶摩擦自激系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。為深入探討摩擦自激振動(dòng)的非線性動(dòng)力學(xué)機(jī)理及摩擦自激振動(dòng)的分岔控制等研究奠定了基礎(chǔ)。 利用李亞普諾夫理論對(duì)摩擦自激振動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,求出系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的平衡點(diǎn),對(duì)平衡點(diǎn)穩(wěn)定性進(jìn)行判斷,確定系統(tǒng)的臨界失穩(wěn)速度。利用平均法求得摩擦自激振動(dòng)系統(tǒng)的近似解析定常解。分析可知隨著傳輸帶速度減小,系統(tǒng)靜平衡狀態(tài)失穩(wěn),出現(xiàn)純滑動(dòng)和粘滑形式的摩擦自激振動(dòng)。分析系統(tǒng)參數(shù)變化與系統(tǒng)振動(dòng)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)正壓力比值的變化對(duì)自激振動(dòng)有較大影響。 考慮了內(nèi)共振因素對(duì)摩擦自激振動(dòng)的影響,利用數(shù)值方法分析非內(nèi)共振、1:2內(nèi)共振和1:3內(nèi)共振三種情況下,摩擦自激振動(dòng)系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)特性。設(shè)計(jì)了摩擦自激振動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)內(nèi)共振狀態(tài)對(duì)摩擦自激系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)特性有重要影響。 針對(duì)摩擦自激振動(dòng)的非線性特點(diǎn),提出Washout濾波器方法對(duì)摩擦自激振動(dòng)進(jìn)行分岔控制�？刂圃谂R近分岔點(diǎn)處引入,通過(guò)Washout濾波器方法確定非線性控制器的線性增益,應(yīng)用規(guī)范型直接法計(jì)算其非線性增益,將系統(tǒng)亞臨界Hopf分岔控制為超臨界Hopf分岔,使受控系統(tǒng)的自激振動(dòng)幅值大大降低。理論分析和數(shù)值仿真表明該控制方法的有效性。 研究開(kāi)發(fā)了基于虛擬儀器技術(shù)的振動(dòng)信號(hào)采集分析系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了變步長(zhǎng)隨機(jī)共振和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸馑惴?增強(qiáng)了提取微弱振動(dòng)信號(hào)特征和捕捉非穩(wěn)定信號(hào)的能力,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)信號(hào)分析系統(tǒng)的不足。
【圖文】：

（a） （b）圖 1-2 自振系統(tǒng)能量-振幅關(guān)系曲線擦是一種復(fù)雜、非線性、幾乎無(wú)處不在的自然現(xiàn)象，在摩擦引起的振系統(tǒng)的工作因素，如剎車(chē)、弓弦樂(lè)器演奏、葉片減振阻尼器和結(jié)構(gòu)，而更多的則會(huì)引起部件噪音、材料疲勞失效、過(guò)度磨損作業(yè)、控下降等問(wèn)題。工程和日常生活中由摩擦引起的自激振動(dòng)現(xiàn)象是非常密機(jī)床(例如磨床、坐標(biāo)鏜床、數(shù)控機(jī)床等) 的工作臺(tái)、溜板等移動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致工作臺(tái)的摩擦自激振動(dòng)，即爬行，而高速度切削刀具或工件的摩擦自激振動(dòng)，即切削顫振。摩擦自激振動(dòng)破壞了機(jī)和連續(xù)性，使響應(yīng)出現(xiàn)削頂、死區(qū)和突變等現(xiàn)象，降低跟蹤精度，表面加工精度、表面粗糙度及定位度，甚至產(chǎn)生廢品和事故[6-8]。汽由于設(shè)計(jì)問(wèn)題可能導(dǎo)致產(chǎn)生強(qiáng)烈的顫振與嘯叫現(xiàn)象。當(dāng)前汽車(chē)廣泛式制動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)停車(chē)和減速，如果制動(dòng)器設(shè)計(jì)不合理、摩擦材料的況的改變，制動(dòng)時(shí)就可能導(dǎo)致剎車(chē)片與制動(dòng)盤(pán)（鼓）之間的摩擦自激

第二章 摩擦理論及自激系統(tǒng)建模證明整體滑移模型在接觸面正壓力比較小的時(shí)候，是比較符合對(duì)于接觸面正壓力比較大且分布不均勻的時(shí)候，問(wèn)題變得比較型就不能準(zhǔn)確反映實(shí)際情況，需要發(fā)展一種新的模型，即局部移模型不同的是，局部滑移模型將摩擦面間的滑移分成如下三彈性變形階段向力比較小的情況下，整個(gè)接觸面還沒(méi)有發(fā)生宏觀滑移，但是彈性變形了，，如圖 2-2(a)所示。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TH117.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2711326