文档介绍：维普资讯
‘一忙
第卷第期机械工程学报. .
年月.
机械设计中的非线性动力学
和动态设计一些问题
柯尊惠一徐业宜
喜工业大学鬲
曩分析丁机械系统中非线性动力学的主要特点和动态设计的一些问题,论述丁它与振动学
科中其他分支学科的关系,提出了一些有兴趣的前沿新谭题。包括机械主传动系统中的扭转振
动,机构运动弹性动力学, 机械结构强度问题,高速机构动态设计方法学等,这些问题不仅有
重要的实用价值,而且是非线性动力学与动态设计方法的新发展。
,一一
.
瓤词·机一械系统,~垫—查——夔霉垫一查篁力
前言母爱·
我,其关键问题是设计水平的落后,现在基
本上处于类比设计和静态设计阶段。但是随着现代化技术的发展,工农业各部门迫切需要大
量新的高速, 高教、高精度,重载、大功率和高度自动化的机械,这样的产品才能在市场上
具有竞争能力。如果要实现这些目标,必须建立一个能指导设计过程的统一原则和方法的体
系基础。其中首要任务是必须走向动态设计
要进行机械的动态设计就必须对机械动力学进行分析和综合。整机是由零部件和机构组
合而成的,所以进行动态设计时, 零部件的动强度、动刚度和机构运动弹性动力学的分析和
综合是两种类型的基本问题。假如要对动态条件下的霉部件和机构动力学作更精确的分析与
计算就必须从系统的观点研究整机的动态特性。这里的关键问题是对机械主传动系统动力学
进行分析和综合,所以机械系统动力学的主要任务是研究机械主传动系统的振动,机构运动
弹性动力学、机械结构动强度、动刚度以及高速机构设计方法学中的一些问题。下面将分别
讨论这些问题。
机械主传动系统的振动
高速,高效、重载大功率的机器,设计之前,它的主传动系统扭振的计算往往是关键之
一
, 即使对一些常见的机器,例如柴油机,轧钢机的主传动系统动力学的机理进行深入探
帅口收到韧,。收到摇改藕
维普资讯
第期柯尊忠等: 机械设计中的非线性动力学和动态设计一些问题
讨,也将会有新的问题, 这些问题不仅有很大的实用价值, 也有重要的理论意义。
首先讨论轧钢机主传动系统的扭振问题, 近年来由于钢锭重量、轧制速度、电机功率的
增大,尽管设计中采用了很大的安全系数,但是国内外轧机设备事故,仍然时有发生,这里
的关键问题是轧机主传动系统扭矩动力放大系数。
年苏联的通过试验测得轧钢机在打滑过程中轧辊与轧件的摩擦系数
为变数。正是由于这个原因,轧钢机打滑过程才可能激起自激振动,他把轧钢机主传动系
统简化为二质量系统,用运动微分方程
。’。一。
【一脚.,一鲁.。『
来阐明轧钢机打滑过程自激振动的机理,不难看出上述方程组有一个频率为零
通过线性变换将上式化成主坐标形式,然后用一次近似理论求解得到一个稳定的幅值,这在
理论上是不充分的。因为非线性方程组若有一个零频率,必须考虑高次项, 可能出现分叉甚
至导致浑沌。因此Ⅱ丑的理论和方法是很粗糙的。通过现场实测表明:冲击载荷,
间隙等对扭矩动力放大系数的增大并不是很显著。而是轧钢机在打滑过程中有时会产生尉烈
的振动,甚至导致重大设备事故,但有时扭振并不显