挤压液膜阻尼器减振效果仿真界面与数据库的设计
航空发动机挤压油膜阻尼器结构设计方法
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黏滞阻尼器减震设计
第43卷第16期• 56 • 2 0 1 7 年 6 月山西建筑SHANXI ARCHITECTUREVol. 43 No. 16Jun. 2017文章编号：1009-6825 (2017) 16-0056-02黏滞阻尼器减震设计陈斌(山西省建筑设计研究院，山西太原030013)摘要:简单介绍了黏滞阻尼器的构造组成，耗能原理,从技术、经济两方面，阐述了其技术优势,并以山西某中学教学楼为例，分 析了在减震结构中增加黏滞阻尼器的设计方法，有助于提高建筑的抗震能力。
关键词:地震，减隔震技术，黏滞阻尼器，框架结构中图分类号:T U352 文献标识码:A地震又称地动，是地球上一种比较常见的自然灾害，成因是 由于地球在不断运动和变化的过程中，积累了巨大的能量，当能 量积攒到一定程度，就会快速的从地壳薄弱的地方释放出来，使 地表产生震动，形成地震，当释放的能量较大时，就会形成有破坏 力的地震。
我国所处的位置是地壳较薄弱，地震比较多发的位 置，所以抗震设计是我们国家建筑设计的一个重要部分。
由于目前人类的科技水平尚不能预测地震的发生，所以对于 地震，我们能做的仅仅是提高建筑抗震性能，使地震对建筑产生 的影响降到最小。
现在我们经常用到的抗震设计方法是通过提 高结构自身的性能来抵抗地震作用，比如增加结构梁柱的截面及 配筋、增设剪力墙、梁柱增设型钢等，这类方法既不经济，又不具 备自我调节功能，当发生较大地震时，会造成严重破坏。
本文要 介绍的一种新的结构抗震方法，通过安装黏滞阻尼器来控制结构 振动,达到减小地震对建筑影响的方法。
1黏滞阻尼器构造及消能原理1)黏滞阻尼器是一种被动耗能的阻尼器，当其合理的安装在 建筑物上时,能消耗、转移、吸收结构地震时产生的振动能量，减 小结构振动，从而达到抗震的目的。
目前我们常用的黏滞阻尼器 由以下部分组成:缸体、活塞杆、活塞、阻尼孔（位于活塞上）、硅油 (黏滞流体阻尼材料)等，如图1所示。
摩托车用液压阻尼减震器设计及建模
科技大学本科毕业设计（论文）二零一四年六月科技大学本科毕业论文摩托车用液压阻尼减震器设计及建模Motorcycle shock absorber with hydraulic damping designand modeling摘要作为车辆悬架结构当中的重要阻尼部件之一，减震器为人们在驾乘摩托车的过程当中，吸收道路不平度产生的震动能量，对保障安全、舒适性起了重大作用。
它是有别于采用充气式轮胎来减缓行车颠簸的另一种装置。
能否合理设计其结构参数，使之能够得到预想的性能将会直接影响到车辆行驶的平稳性以及驾乘人员的舒适性与安全性。
随着汽车产业的兴起与高速公路的迅猛发展，人们对行车的安稳性也提出了更高的要求，各国对减震器质量与种类的研制开发工作投入了更大的力量和资金。
发展到今天，减震器结构复杂，形式多样。
根据其工作介质可以分成如下几类：弹簧式减震器、气簧式减震器、气液组合式减震器、充气式减震器以及液压阻尼式减震器等。
由于液压阻尼式减震器结构简单，加工制造成本低廉，被广泛运用于汽车摩托车以及其他机械产品的生产制造当中。
本文还要运用软件对设计的减震器进行三维建模，模拟其装配过程。
现如今，被广泛运用的三维软件有很多，比如3DMAX，RHINO，MAYA，CATIA，UG，CAD等。
其中，3DMAX可用于平面设计及动画；而MAYA 则比较高级，常用来制作电影特效和动画制作；UG则被广泛应用于汽车制造行业。
此次项目将采用Pro/E对减震器进行三维建模并仿真装配。
关键词：摩托车；减震器；液压阻尼；设计参数；三维建模AbstractVibration energy as one among the important vehicle suspension structure damping components , shock absorbers for people to ride a motorcycle in the process, absorb road roughness generated , and to ensure the safety , comfort plays a major role. It is different from the use of inflatable tires to slow down the bumpy road of another device . Can rational design of its structural parameters , so that it can achieve the anticipated performance will directly affect the comfort and security as well as stability of the vehicle 's occupants .With the rapid development of the automotive industry and the rise of the highway , driving people to the calm is also put forward higher requirements, the quality and type of shock absorber States research and development work into a greater power and money. Development today , shock absorbers complex forms. According to its working medium can be divided into the following categories: spring shock absorbers, gas springs shock absorbers, gas-liquid modular shock absorbers, gas-filled shock absorbers and hydraulic damping shock absorbers and so on. Because of the simple structure of the hydraulic shock absorber damping , low manufacturing costs , is widely used in car and motorcycle manufacturing , and other mechanical products which .In this paper, but also to use software designed shock absorbers forthree-dimensional modeling to simulate the assembly process . Now, are widely used three-dimensional software there are many, such as 3DMAX, RHINO, MAYA, CATIA, UG, CAD and so on. Which , 3DMAX can be used for graphic design and animation ; while MAYA is more advanced , used to make a movie special effects and animation ; UG were widely used in the automobile manufacturing industry . The project will use Pro / E for three-dimensional modeling and simulation of the shock absorber assembly.Keywords: motorcycle; shock absorber; hydraulic damping; design parameters; dimensional modeling目录第一章绪论 (1)1.1 选题的目的和意义 (1)1.2 国外研究现状 (1)1.3减震器设计的未来发展趋势展望 (3)1.4研究的主要容及方法 (3)第二章减震器数学模型的建立 (5)2.1摩托车减震器的工作原理 (5)2.2减震器的振动模型 (6)2.3减震器示功图分析 (8)2.4实测示功图分析 (9)第三章液压减震器的结构设计 (12)3.1减震器的主要零件结构参数 (12)3.1.1工作缸径D (12)D (12)3.1.2贮油筒直径c3.1.3减震器基长L (13)3.1.4工作行程S (13)3.2摩托车减震器主要零件的结构设计 (14)3.2.1弹簧的结构尺寸设计计算 (14)3.2.2减震弹簧按实际工作状态绘图的优点 (18)3.2.3减震器减震杆 (18)3.2.4活塞环 (20)3.2.5 贮油筒设计 (23)3.2.6导向套设计 (24)3.2.7 油封 (24)第四章减震器的三维建模与装配仿真 (28)4.1减震器各零件的三维图绘制 (28)4.2摩托车减震器的装配模拟 (35)总结 (39)致 (40)参考文献 (41)第一章绪论1.1 选题的目的和意义作为车辆悬架结构当中的重要阻尼部件之一，减震器为人们在驾乘摩托车的过程当中，吸收道路不平度产生的震动能量，对保障安全、舒适性起了重大作用。
故障转子挤压油膜阻尼器减振特性实验
$ 实验器及其系统介绍
实验器主要由驱动系统 % 电机和变频器 & ! 转子 ! 弹性支承 ! 挤压油膜阻尼器和润滑系统等组成 " 实物 图见图 %"实验 器 总 体 结 构 图 见 图 #' 采 用 变 频 器 控制高速电机 " 实验器可 实 现 $C$ $ $ $) 5 / *无级 调速 ' 盘 ! 和盘 = 分 别 用 于 模 拟 压 气 机 和 涡 轮 盘 " 盘上可加减螺栓改 变 转 子 系 统 的 不 平 衡 量 ( 挤压油 膜阻尼器位于具有 弹 性 支 承 的 一 端 ( 润滑系统可对 挤压油膜阻尼器的供油压力和流量参数进行调节 ' 测试 系 统 为 西 北 工 业 大 学 所 研 制 的 K L2M C % $ $ 发动机 转 子 高 速 动 平 衡 与 状 态 监 测 系 统 ' 传感器主要 包 括 光 电 传 感 器 % 德国 I < N 3 * < @" O A & ! 振动位移 传 感 器 % 德国 I ! 振动 B > < N 3 * < @" P : A $ B "& 速度传感器 % 美 国 M6Q". & ' 电 阻 应 变 计 为 I A $ B $ 中航工 业 电 测 仪 器 股 份 有 限 公 司 制 造 的 M R % # $ A $ " LL 型号的电阻应变计 '
关键词 挤压油膜阻尼器 (碰摩 (不对中 (转子 (减振特性 中图分类号 . # ! %9 C
引言
转 静 碰 摩 故 障 是 航 空 发 动 机 的 典 型 故 障 之 一' 为追求高推重比和低油耗 " 转! 静子之间的间隙设计 得越来越小 % 尤其 是 涡 轮 间 隙 & " 由此增大了碰摩故 障发生的可能 性 ' 碰 摩 一 旦 发 生 " 将使转子振动加
挤压油膜阻尼器精华版报告
挤压油膜阻尼器专利态势报告1技术范围及技术关注点通过与中航商发技术专家沟通，最终将该工程的技术范围界定为：限定航天领域，具体应用于滚动轴承与支承结构。
2技术整体态势分析挤压油膜阻尼器近几年国内外都呈现上升趋势。
挤压油膜阻尼器的主要原创国是美国日本和中国，其中美国和中国都在近几年开展迅速。
3主要技术专利布局国内国内外国内外与中国专利布局相似，主要技术布局点在非油膜阻尼器结构，这个技术中包括橡胶减振器、硅油减震器、曲轴扭转减振器、液压减震器、磁流变扭振减振器等。
其次布局技术点式挤压油膜阻尼器结构，这个技术下的二级技术又以内外环结构为专利申请的高地。
4主要申请人分析4.1主要申请人排名国外主要申请人：联合工艺、通用、霍尼韦尔中国主要申请人：通用、航空工业集团、斯奈克玛来华主要申请人：通用、斯奈克玛国外的主要申请人中联合工艺和霍尼韦尔在华专利布局较少，而通用公司布局较多，是国内主要需要关注的竞争对手。
4.2主要申请人的专利布局国内外中国国内外大局部公司的专利布局的方式和总体布局较为一致。
都是在非油膜阻尼器上，值得注意的是通用公司的全球专利布局的热点除了非油膜阻尼器的结构还有挤压油膜阻尼器中的端封形式，但是其国内布局来看，端封形式的专利未来华，主要来华的专利还在于非油膜阻尼器结构。
5技术路线端封形式的技术路线要点：➢端封技术开展较早，至少在1970年就已出现相关专利，以O型环密封为代表；✓联合航空公司的O型环密封件的专利技术✓O型环密封技术在上世纪70-90年代期间较为流行✓O型环密封的使用寿命有限➢上世纪80年代，活塞段类型的动态密封件端封技术的短暂出现✓活塞段端封技术的缺点：✧需要极高的加工精度，导致本钱较高✧安装复杂✧因未校准漏油而使其阻尼并不总是能完全控制✓上述缺点使该端封技术并未得到长久开展➢上世纪90年代后，在传统O型环密封技术上又逐渐开展出多种形式✓双环形壁形式✓活塞环形式✓环形弹性密封件形式✧2000年Techspace Aero的环形弹性密封件端封技术的专利申请，具有较为重要意义➢2000年之后，端封技术得到进一步开展✓单边端面密封✧2021年ROLLS-ROYCE公司申请的单边端面密封的专利技术✓弹性密封环✧2021年GE公司在传统挤压油膜阻尼器外环上增加弹性密封环➢总结专利中所表达的大致开展脉络：O型环密封→活塞段密封→双环形壁密封→活塞环密封→环形弹性密封→单边端面密封→弹性密封环内外环结构的技术路线要点：➢针对与内外环结构技术相关的目标专利的分析结果来看，该技术开展时间相对来说较晚；✓2004年出现的多孔环技术✧端部密封环周边设计均匀分布的几个出油孔隙，能周向均匀出油，保证滑油正常流动➢2021年，传统挤压油膜阻尼器外环上增加弹性密封环✧省去弹性支座，获得节省本钱、减轻重量的效果➢近几年，江苏理工学院为挤压油膜阻尼器的内外环结构中引入“磁〞的技术✓弹性环+永磁✧内外环径向充磁+同性相斥→提高径向支承刚度，提供较大阻尼能力✓浮动磁环✧内外环径向充磁+同性相斥+浮动磁环→改善刚度与阻尼随着转子偏心率的增大而呈现出的强非线性特性的现象➢区别于传统的整环形式的分段式内外环结构✧两个半环形的阻尼器分体对接✧减弱流体激振力，使转子转动稳定，延长压缩机使用寿命6重点专利重点专利要点解析：➢挤压油膜阻尼器结构✓内外环结构✧✧CN104220706A〔挡圈轴向拦挡住轴承外圈以限定轴承外圈的轴向行程，廉价和简单制造或装配〕✧WO2021079788A1〔轴承单元的改良，其包括在轴向方向上延伸的轴承壳体，布置在轴承壳体内且具有支撑环的轴承座以及具有外轴承环的轴承〕✧JP2021203504A〔挤压膜阻尼器轴承插入圆柱形旋转轴和轴承之间或轴承和固定外表之间〕✧✓油槽形式✧CN103477099A〔油膜位于轴承外环与轴承座之间，使轴承外环在油膜中可自由转动〕✧CN102705427A〔支承周向加工镂空纹路，并在结构、纹路中流通润滑油〕✧CN102062145A〔内圈外表上设置环形槽以及排油槽〕✓端封形式✧GB2459268A〔单边的端面密封的封严方式〕✧US5197807〔圆环面的两端槽内的挡油环中空并打孔，使其内部充满滑油〕✧US5344239〔阻尼器外端两处环形涨圈封严结构〕✧US5251985〔弹簧圈式密封代替传统的活塞环密封〕✧US5228784〔复合阻尼O形环密封件〕✧US5188375〔活塞环密封件利用在环结构中的策略性定位的流体孔实现压力分布控制〕✧US5058452〔轴旋转组件实现可调节挤压膜阻尼器〕✓油膜参数✧US4669893〔通过定尺寸的孔，控制形成于气缸和支撑件间封闭环形容积中阻尼液体的体积流量〕✓其他✧CN103459867A〔轴承座径向开槽用以放置弹性元件〕✧CN103842668A〔在油膜间隙的周向，与重力方向相反的方向，扩大间隙以减小阻尼〕✧EP1375941A1〔设置两套独立的滑油通路，既润滑轴承系统，又实现滑油回收再利用〕✧US20070086685A1〔自包含阻尼液体和加压气体的挤压膜阻尼系统〕✧US5320214〔双段，双压力，周向油歧管同心地围绕挤压膜空间〕✧US4992024〔挤压膜阻尼腔设置多个径向堆叠的垫片〕➢挤压油膜阻尼器与相关组件间的配合✓与弹性支承之间的配合✧GB2216609A〔增加与油膜阻尼器的油膜相邻的非旋转部件之间的间隙，以便明智地增加它们之间的油量，以获得与机械支撑弹簧相对的油膜弹簧力〕✓与转子之间的配合✧US20210294917A1〔支撑转子组的轴承组件，各向异性支撑件接合轴承组件和支撑壳体，挤压膜腔限定在各向异性支撑件和支撑壳体之间〕✧US5067825〔挤压膜阻尼器进料和密封机构，其允许润滑剂在挤压膜区域中轴向流动，而不会在阻尼器轴颈周围产生压力的总体圆周变形〕✧US4527912〔控制动态不平衡转子振动的挤压膜阻尼器，其阻尼系数在转子振动位移的整个范围内保持根本上恒定〕✓其他✧WO2021204633A1〔轴承座与油槽间设置波纹弹簧，与弹支一起形成双弹簧并联支承〕✧US20060083448A1〔为轴承组件外圈的部件和外部支撑结构之间的挤压膜阻尼器接口提供了紧凑的柔性定心支撑〕➢控制与监测方法✓供油控制✧US5207511〔挤压油膜两端开一个圆形的槽，使油膜压力分布均匀〕✧WO2021088634A1〔轴承外圈座内开洞以省去传统挤压油膜阻尼器所具有的局部供油管路〕✧US5149206〔挤压膜阻尼器中的滚动偏心控制环构件用作压力致动移动阀元件，实现旋转压力波的控制以及油循环的改良〕✧US5071262〔间隔开的活塞环来密封阻尼器流体，活塞环附近和内侧提供大的周向充气通道或凹槽〕✧US4782919〔在高频止回阀上串联布置止回阀〔低频型〕并位于供油泵和高频止回阀之间〕✧US4775248〔用于将油递送到流体阻尼器的多个供油系统的结合〕✓主动控制✧US7798720〔设置带有弹性元件的供油回路，调节使油膜阻尼器中回路中的油压可变〕✧US7517152〔两个柔性波纹管室形成阻尼室，第一压力源施加到阻尼室以调节阻尼，第二压力源被施加到柔性波纹管室，以改变阻尼器的刚性〕✧WO1991009232A1〔改变润滑剂流能控制阻尼和动态刚度〕➢内外环结构/油膜参数✧US20060083449A1〔改良的端部密封环，周向设计均匀分布的几个出油孔隙〕➢弹性环✧✧CN103225669A〔构造：内外环径向充磁且同性相斥，内外环之间有波纹式弹性环；作用：提供径向刚度，结构紧凑〕✧EP2224103A2〔设置：外环上增加弹性环以省去弹性支座；作用：制造维护本钱低，提供径向刚度〕✧EP1167788A1〔构造：U形弹性环；作用：提供轴向刚度，而一般弹性环只提供径向刚度〕✧WO2021071563A1〔设置：弹性元件设置在位于径向凹部的底部和支撑活塞的底部之间的轴承壳体中的凹部内；作用：结构简单，提供径向刚度〕✧JP5574939B2〔设置：固定到阻尼器轴承主壳体上的密封部件，作用：抑制狭缝的侧开口部中油的泄漏，装置简化和重量减轻〕✧JPH06300037A〔设置：覆盖振动外表和支撑外表之间的间隙的弹性膜；构造：弹性膜形成波纹管状折痕；作用：简单结构，防止油泄漏〕✧JPH09112549A〔设置：由橡胶构件和弹簧钢弹性接合构成的密封构件；作用：安装和拆卸简单，便于维护〕✧JPH07119743A〔设置：各弹性膜介于阻尼器支撑部和阻尼器可动部之间在其两侧，每个弹性膜的两个端部插入槽的内部；作用：结构简单，防止漏油〕✧JP1992000013A〔设置：在滚动轴承的外圈上形成作为油通道的圆形槽，并且在轴承壳体的与推力接收局部别离的端部与壳体固定构件之间的接触面上提供弹性件；作用：提高阻尼效果和强度，提高可生产性，降低制造本钱〕➢非油膜阻尼器结构✧CN103307101A〔由弹性支承、金属橡胶环和电磁阻尼器构成的混合式阻尼器〕✧➢阻尼器的安装方式✧EP1942291A1〔用于电机的转子安装组件〕。
磁性液体阻尼减振实验台的设计和实验分析
阻尼 的想 法［ １ ］ ， 美 国 ＮＡＳ Ａ 最 先 开发 了一 种 无线 电
最 终转 变为 热量散 发 出去 ， 达 到减振 效果 。
／ 振 动方 向
天 文探 测卫 星 用磁 性 液 体 阻尼 器 ＿ ２ ］ ， 随后 活 塞式 磁 性液 体阻 尼器［ ３ ］ 和 调谐磁 性 液体 阻尼 器［ ４ 等 多种 阻
验 台来 测试磁 性液体 阻尼 器 的减 振效果 及 各种参 数
需要外 界提供能量 、 可靠 性高和寿命长 等优点 。
磁性 液体 用于 阻尼减 振 器 的工作 原理 如 图 １所
对 阻尼器 减振 效果 的影 响 。
示， 在一 个非导 磁性 的轻金 属 壳体 内充满磁 性液 体 ， 里 面放 置一块 永磁 体 。根 据磁 性液 体 的二阶 浮力原
尼器的工作原理设计一套满 足频率低、 位 移小、 加速度 小等条件 的实验台 ， 根据实验要求 ， 在 实 验 台 上 对 磁 性 液 体 阻 尼 器 进行 实 验 。 结果表明 ： 实 验 台 可实 现 频 率 范 围为 ０ ． ７ ４ ～５ ． ７ ５ Ｈｚ的振 动 ； 与没 有 安 装 阻 尼 器 相 比 ， 弹性 悬 臂 梁 在 安装 阻尼 器后 振 幅完 全 衰 减 的振 动 时 间缩 短 约 ６ ５ ； 安装 阻 尼 器后 的 悬臂 梁对 数 衰 减率 随频 率 大 小 的 变 化 规 律 是 先 增 大后 减 小 ， 然后再增大 ； 安 装 阻尼 器 后 的悬 臂 梁 对 数 衰 减 率 随 着 振 幅 的 增 大 而 增 大 ； 磁 性 液 体 阻 尼 器 对 于 不 同 长 度 悬臂 梁 的 振动 都 起 到 了很 好 的减 振 作 用 ， 当悬 臂 梁 的长 度 为 ０ ． ７ ｍ 时， 磁 性 液 体 阻尼 器 的 减振 效 果 最 好 ； 磁
液压阻尼器建模及仿真
link appraisement
中国直升机设计研究所
图1 液压阻尼器结构
1—活塞杆；2，5—弹簧座；3—活塞；4—环形槽；6—弹簧；
7—节流针；8—可变节流孔；9—流体通道；10—自动充油器
图2 液压阻尼器建模
1—输入信号；2—外力载荷；3—冲击质量块；4—弹簧阻尼机
构；5—力传感器；6—腔体；7—隙缝模型；8—活塞杆；9—传感器；
10—腔体
尼力。
6和10为活塞左右两侧的腔体及复位弹簧。
7为隙缝泄露模型，其阻尼结构就是轴芯上所开的节流孔以及配合面塞，作用时间为1S，设置仿真时间为2S，采样周期为0.01S，经计算得到位移曲线如图3所示：
如图3所示，当外力载荷为300N时，阻尼器受力先加
图3 缓冲位移曲线图4 速度—阻尼力曲线图5 不同缝隙宽度下的阻尼器缓冲位移图6 反向力缓冲位移曲线。
减震器的特性分析与仿真毕业设计
摘要减振器特性仿真可以验证减振器参数设计是否合理，及时发现设计中存在的问题，减少试验次数和费用，加快减振器设计和开发，具有很重要的经济效益和社会效益。
然而，对减振器特性仿真的研究，目前，国内外大都是利用现成的仿真软件,模型所需要参数大都需要试验获得，难以建立准确可靠的仿真模型,特性仿真数值不可靠。
本文对减振器结构和原理、各阻尼构件和局部节流压力损失进行了分析，对节流阀片阀口开度进行了探讨。
利用弯曲变形解析计算式，根据节流压力与流量以及速度之间关系，建立了减振器两次开阀速度点。
在此基础上，根据开阀前、后的油路模型，对减振器开阀前、后的特性进行了深入地分析，建立了减振器特性分段数学模型。
利用Matlab软件，对减振器特性模型施加一定频率和幅值的谐波激励，对减振器内、外特性进行仿真，并且对减振器特性影响因素进行了分析。
通过特性试验值与特性仿真值比较可知：所建立的减振器特性仿真模型是正确，特性仿真值是可靠的，对减振器设计和特性仿真具有重要的参考应用价值。
关键词：车辆工程，筒式减振器，分段数学模型，特性仿真，影响因素IAbstractThe characteristic emulation of the shock absorber can validate whether the designed parameter is proper or not, find the problems on time on the way of the designing, so experimentation and the expenditure can be reduced, then the shock absorber’s design, exploiture and yield can be greatly prompted.Therefore it is very import to the benefit of economy and society that the research of the characteristic emulation .Now the research of the characteristic emulation are mainly base on the ready-made software in homeland and fremdness. Because founding the precise model is rather difficult that the numerical value which is get by the characteristic emulation is uncertainty.For the characteristic emulation existing problems, the thesis analyzed the structure and principle of the shock absorber, the damping component and the lossing of local pressure of throttle and the uncorking of the throttle ing curved distortional resolvable calculate formulate , we can get the two critical velocity of shock absorber.Hereon bases , by analyzing fore-and-aft oil routes’ model and the characteristic emulation of the shock absorber , veracious and effective parted –mathematics’model of the shock absorber is established . By using the Matlab software to impose some frequency and breadth value on the shock absorber , emulated inside and outside of characteristic of the shock absorber and analysed effectible factors of shock absorber.By comparing the characteristic examinational value and the characteristic emulational value ,we can know the mathem atics’model is precise , .and the characteristic emulational value is dependable , It is referential importance for the design of shock absorber and the characteristic emulation.Key words: Vehicle engineering , Cylinder shock absorber , Characteristic modeling , Emulation , Effect factorsII毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
可控挤压油膜阻尼器振动特性实验研究
张 瑾 王小静 董 健 陈 超 沈轶钒 沈杰希
（ 上海大学机电工程与自动化学院 上海 ２０００７２）
摘要： 提出一种新型可控挤压油膜阻尼器 （ 简称 ＣＳＦＤ） ， 并实验研究该 ＣＳＦＤ 支撑的轴承－转子系统的振动特性。 利用数值方法计算得到了转子系统的临界转速和振型图； 搭建柔性转子振动试验台， 在不同转速和不同的供油压力 下， 对轴颈处位移信号进行测试和分析研究。 实验结果表明： 与普通圆瓦轴承相比， ＣＳＦＤ 轴承对转子的振动起到良 好的抑制作用； 无论是在低速还是高速情况下， ＣＳＦＤ 轴承的供油压力越大， 转子的振幅越小， 特别是在临界转速下 减振效果显著。 通过 Ｈｉｌｂｅｒｔ⁃Ｈｕａｎｇ 变换对升速位移信号进行分析， 发现随着供油压力的增加， 竖直方向上在临界转速 时的能量发散现象严重， 出现较多高频成分。
（ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｓｑｕｅｅｚｅ ｆｉｌｍ ｄａｍｐｅｒ（ ＣＳＦＤ） ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒｏ⁃ ｔｏｒ⁃ｂｅａｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ＣＳＦＤ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｈａｐｅｓ ｏｆ ｒｏｔｏｒ⁃ｂｅａｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｒｉｇ ｗａｓ ｓｅｔ ｕｐ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌｓ ｏｆ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ⁃ｂｅａｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｉｌ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉ⁃ ｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＣＳＦＤ ｂｅａｒｉｎｇ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｌ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｂｅａｒ⁃ ｉｎｇ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｉｌ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｉｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｈｅｔｈｅｒ ａｔ ｌｏｗ ｓｐｅｅｄ ｏｒ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ，ｅｓｐｅ⁃ ｃｉａｌｌｙ ａｔ ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｐｅｅｄ．Ｈｉｌｂｅｒｔ⁃Ｈｕａｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｓｉｇｎａｌ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｕｎ⁃ｕｐ ｐｅｒｉｏｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｏｉｌ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｉｓ ｐｒｅｔｔｙ ｈｉｇｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｉｓ ｓｅｒｉｏｕｓ ａｔ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｒｅｇｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｐｅｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．
摩托车液压式减震器的虚拟试验与仿真分析
摩托车液压式减震器的虚拟试验与仿真分析摩托车行驶过程中，液压式减震器作为一个重要的零部件，起着稳定车身、减少震动、提高驾驶舒适性的作用。
为了让摩托车减震器在实际使用前就能得到有效的优化设计，减少试验时间和成本，虚拟试验与仿真成为了一个不可或缺的工具。
本文就摩托车液压式减震器的虚拟试验与仿真分析进行探讨。
首先，虚拟试验是通过计算机建立一种模型，模拟真实的试验过程并得到试验结果。
在摩托车液压式减震器的设计过程中，虚拟试验可以帮助工程师进行参数优化、结构设计等。
通过虚拟试验，我们可以快速得到减震器的力学性能、阻尼特性、载荷承受能力等方面的数据，从而指导减震器的优化设计。
在摩托车液压式减震器的虚拟试验中，一个重要的步骤是建立准确的数学模型。
该模型需要考虑到摩托车行驶过程中的各种因素，如路面条件、载荷、行驶速度等。
根据实际的运动学和动力学分析，常用的模型包括单自由度模型和多自由度模型。
单自由度模型是对车辆垂直方向上的运动进行建模，而多自由度模型则考虑到车辆的横向和纵向运动。
在模型建立后，需要进行力学性能分析。
弹性力学是减震器设计过程中的一个关键因素。
通过虚拟试验，我们能够分析减震器的刚度、变形、应力等力学性能指标，以便进行优化设计。
此外，还可以通过虚拟试验来模拟实际行驶过程中的负载情况，进而评估减震器的载荷承受能力。
除了力学性能分析外，虚拟试验还可以进行阻尼特性分析。
液压减震器的阻尼特性对减震效果起着重要作用。
通过虚拟试验，我们可以模拟减震器受到不同频率和振幅的激励力情况，进而分析减震器的阻尼特性，以便优化减震器的设计和调节。
在模拟行驶过程中的不同路况下，虚拟试验还可以帮助分析减震器的舒适性。
通过添加不同的振动源，模拟不同的路面情况，虚拟试验可以评估减震器对驾驶员和乘客的舒适性水平。
这些数据可以为减震器的优化设计提供参考。
除了虚拟试验外，仿真分析也是摩托车液压式减震器设计过程中的重要手段。
仿真分析通过建立数学模型，在计算机上评估减震器在不同工况下的性能。
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虚拟与仿真挤压液膜阻尼器减振效果仿真界面与数据库的设计于天彪,江 早,巩亚东,李 华,王宛山(东北大学,辽宁沈阳110006)T he Design of Application Window and Data Base of Vibration Att enuation EffectSimulation Program of Squeeze Film DamperYU T ianbiao ,JA N G Z ao ,GO N G Y a dong ,L I Hua ,W A NG Wa n sha n (N or theast U niv ersit y ,Shenya ng 110006,China ) 摘要:利用Visual C ++开发了挤压液膜阻尼器设计参数对高速转子减振效果影响仿真程序界面与仿真数据库.关键词:挤压油膜阻尼器;仿真;界面;数据库中图分类号:TH113文献标识码:A文章编号:1001-2257(2003)02-0047-02Abstract :T he design par am eters of squeeze film damper have gr eat effect to its vibr ation atten-uation.Optimum design parameters can be gained thr oug h v ibration attenuation effect sim ulation of squeeze film damper .T he application w indow and data base of simulation prog ram is prog rammed w ith Visual C++6.0.Key words :squeeze film damper ;simulatio n;application w indow ;data base收稿日期:2002-08-01基金项目:国家自然科学基金资助项目(59905004)0 引言挤压液膜阻尼器(SFD)具有结构简单、零件少、重量轻和所占空间小等优点,对高速旋转的机械转子具有优良的减振效果,可使转子的振动减小40%以上[1-4].但其结构参数对减振效果影响较大,如果结构参数设计不合理,不仅起不到减振作用,还会破坏转子原有的稳定状态,产生许多有害的非线性响应,如双稳态、阻尼系统 锁闭 等.如何优化挤压液膜阻尼器的设计参数,使其具有最佳减振效果,一直是挤压液膜阻尼器设计过程中的难点之一.采用计算机仿真的方法研究挤压液膜阻尼器各设计参数对其减振效果的影响,即在不同的设计参数下求解转子的中心运动轨迹,可获得最佳设计参数,提高挤压液膜阻尼器的减振效果.本文主要介绍仿真程序界面的设计与仿真数据库的建立与维护.1 SFD 减振效果仿真系统的构成影响SFD 减振效果的主要参数有SFD 长度、半径、液膜厚度、动力黏度、转子质量、转速、固有频率、中心偏心距、质量偏心距及在SFD 处的等效集中质量.仿真的目的是分析以上各参数对减振效果的影响规律,获得最佳匹配参数,提高减振效果.仿真系统的总体结构如图1所示.仿真参数初图1 SF D 减振效果仿真系统总体结构始化模块完成仿真所需参数的输入,其中的SFD 长度、半径;液膜厚度、动力黏度为设计参数,可根据需要保存到Access 数据库中.计算模块计算转子中心运动微分方程的各项系数并将其无量纲化,便于运动微分方程求解.求解模块采用数值计算方法中的四阶龙格—库塔方法按所给步长和仿真次数对转子中心运动微分方程进行求解.转子中心运动轨迹生成模块利用求解模块所求得方程解按极坐标形式绘出转子中心运动轨迹.SFD 设计参数数据库完成Visual C++6.0与Microso ft Access 的通信,将需要保存的设计参数直接保存到A ccess 数据库中或从数据库中删除.参数化绘图模块完成Visual C++6.0与Auto CAD 2000的通信,采用ARX 技术在AutoCAD2000下直接利用所获得最佳设计参数进・47・ 机械与电子!2003(2)行参数化绘图,简化SFD 的设计过程.2 程序界面设计程序界面是用户与计算机进行信息交流的窗口,它不仅承担着输入输出任务,还负责对界面下各程序模块的总控任务.Visual C ++ 6.0综合了微软基本类库,使得开发Window s 应用程序变得简单而高效[5],利用它所提供的资源编辑器很容易设计出十分美观的应用程序界面.此外,它具有较强的矩阵计算功能,用其求解转子中心运动微分方程,矩阵求解过程简单,仿真速度快.本文利用Visual C++6.0设计了挤压液膜阻尼器减振效果仿真程序界面模态对话框,其结构如图2所示.对话框是人机交互图2 SFD 减振效果仿真系统界面的主要界面之一,它具有良好的视觉效果,操作方便、直观,可在同一对话框中输入多个数据并可随时修改且输入的数据与顺序无关.输入设计参数并选择好转子类型和SFD 弹支情况后,按下 仿真结果 按钮,仿真程序便开始运行并将仿真结果绘在对话框上.如果转子中心运动轨迹具有较小的稳态圆,则说明所给出的设计参数使SFD 对转子具有良好的减振作用.3 数据库的建立与维护根据仿真结果,具有优良减振效果的设计参数可通过点击程序界面上的 保存设计参数 按扭将其保存到SFD 设计参数数据库中.单击 保存设计参数 按钮时会弹出如图3所示的 SFD 设计参数数据库管理 对话框,单击对话框中的 保存 按钮,便可完成设计参数的保存.数据库的初始记录个数为零,每保存一次,都在数据库中追加一个记录.如果要删除数据库中的记录可直接按对话框中的 删除 按钮删除.图3 SF D 设计参数数据库管理对话框能与Visual C ++ 6.0进行数据交换的数据库软件有多种,如dBASE,Fox pr o,Excel 等,本仿真程序采用M icrosoft Access Database 开发SFD 设计参数数据库.Visual C++ 6.0与Access 之间的数据交换方法有多种,最为常用的是ODBC (open database co nnectivity )和DAO (data access o bject),而ODBC 具有结构简单,功能完善,便于维护等特点.为了把设计参数保存到数据库中,首先要打开数据库,这可通过调用CRecor dset 对象的Open 函数来完成.将设计参数保存到数据库中即向数据库中添加记录,添加记录可调用CRecordset 对象的AddNew 函数.下述程序段即可实现向SFD 设计参数数据库中添加设计参数.v oid CSFDSimView ::OnRecordNew (){ lo ng m lNew ID =mpSet ->GetMax ID()+1; ∥获得新记录ID 值 m pSet ->AddNew (); ∥添加新记录 m pSet->Desig nID=m _lNew ID; ∥置ID 值于新的记录上 m pSet ->Update (); ∥将记录添加到数据库中 m pSet->Requery(); ∥刷新记录 m pSet->M oveLast();U pdateData(FALSE); ∥更新窗体}下述程序段可实现从数据库中删除记录.・48・ 机械与电子!2003(2) void CSFDSim View ::OnReco rdDelete(){ ∥删除一条记录 m _pSet->Delete(); ∥移动到前面的记录 m pSet ->Mov er Prev (); ∥更新窗体UpdateData(FALSE);∥指向新记录}4 结束语挤压液膜阻尼器减振效果仿真程序界面简单实用,开发的仿真数据库易于扩充与维护.参考文献:[1] San A ndr es L ,Vance J M .Effects o f fluid inertia and turbulence o n the for ce coefficient s for squeeze film damper s [J ].A SM E Jour nal o f Engineer ing fo r Gas T urbines and P ow er ,1986,108(4):332-339.[2] Eill J ,R obert s J B .A compar ison of ident ification metho ds for estiming squeeze film damper coeffi-cients [J ].Jo ur nal of T r ibolog y T r ans A M E ,1988,120(1):119-126.[3] 刘方杰.挤压油膜阻尼器失效问题分析[J ].北京:北京航空航天大学学报,1988,24(3):259-300.[4] 于天彪,江 早,巩亚东,等.挤压油膜阻尼器在深孔加工中的实验[J].东北大学学报(自然科学版),2002,23(6):577—580.[5] 康博创作室.V isual C++6.0高级编程[M ].北京:清华大学出版社,1999.作者简介:于天彪 (1968—),男,吉林榆树人,东北大学博士研究生,研究方向为精密与超精密加工;王宛山 (1946—),男,河北人,东北大学教授,博士研究生导师.滚齿加工过程的计算机模拟系统设计丁彩红,杨向萍(东华大学,上海200051)System Design f or Gear Hobbing Simulation in ComputerDING Cai hong ,YANG Xiang ping (Do ng hua U niver sity ,Shanghai 200051,China) 摘要:提出以齿条取代滚刀的等价加工模型,通过分析每个瞬时齿条刀和齿坯位置关系来记录齿条在轮坯上留下的痕迹并进行曲线族包络,从而得到被加工齿轮的齿廓.应用Visual Basic 6.0进行程序设计,对滚齿过程进行正常和有误差情况下的加工模拟和分析,验证了建模方法的正确性.关键词:滚齿切削;建模;仿真收稿日期:2002-07-08基金项目:上海发展汽车工业基金资助(2001年)中图分类号:TG806,TP31文献标识码:B文章编号:1001-2257(2003)02-0049-03Abstract :In gear hobbing simulation ,it is most difficult to mathematically describe and mod-eling the relations o f the hobbing cutter and the w ork in space and in motion .An equiv alent modelis pr opo sed by r eplacing hobbing cutter w ith gear r ack.In mo deling ,w e sho uld analyze instantaneous r elationship o f the rack and the w o rk in position,and record each rack track projecting upon the w o rk into sev eral data docum ents,and then w e'll o btain the tooth shapes of the gear w ork through the curv e enveloping metho d .T he idea above is ap-plied to the sim ulation sy stem design and tested by prog ramm ing in visual basic 6.0softw are lan-g uag e,and consequently approved to be co rrect and v aluable .Key words :g ear hobbing;modeling ;sim ula-tion0 引言・49・ 机械与电子!2003(2)。