含單向離合器的輪-帶驅動系統非線性振動研究

《含單向離合器的輪-帶驅動系統非線性振動研究》是依託上海大學，由丁虎擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：含單向離合器的輪-帶驅動系統非線性振動研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：丁虎
• 依託單位：上海大學

中文摘要

輪-帶驅動系統是機械工程中套用最普遍的傳動裝置之一。單向離合器是廣泛套用於輪-帶系統的解耦裝置。為消除非預期共振，需要深入認識含單向離合器的輪-帶驅動系統動力學特性，相關科學問題是多頻激勵的、分段連續的離散-連續耦合混雜陀螺系統的非線性振動，是非線性動力學領域的重要前沿課題。本項目運用經典非線性振動理論、現代非線性動力學理論、多體動力學、計算方法和實驗測試技術，通過動力學建模、理論分析、數值仿真和實驗驗證綜合研究含單向離合器的輪-帶系統的非線性動力學行為。將發展受多頻激勵的離散-連續混雜陀螺系統非線性振動分析的近似解析方法和數值算法，分析單向離合器對動態回響的作用，預測傳動系統動態回響、隨著相關參數的變化趨勢，理解相應的分岔、混沌等非線性動力學行為。研究成果將豐富離散-連續系統非線性振動理論，明確受多頻激勵的系統振動特性，為最佳化和設計含單向離合器的輪-帶驅動系統、提高運行效率奠定理論基礎。

結題摘要

項目執行期間獲得國家自然科學獎一項，上海市自然科學獎一項，項目主持人指導的三名研究生的學位論文被評為上海市優秀學位論文。項目主持人為通訊作者的、標註基金資助的、已發表SCI論文收錄20餘篇。項目組超額完成預期指標。 動力傳輸皮帶是工程中基本元件，因為沿著皮帶軸線的速度會引起系統的橫向大幅振動。隨著科技的發展，對工程系統的運動速度有著越來越高的要求。同時，對系統的平穩運行也有著嚴格要求。這就要求清晰理解動力傳輸皮帶的動力學運動特徵。運行中的動力傳輸皮帶總是與滑輪相耦合的。因此，理解輪-帶耦合系統的動力學行為也是極其必要的。另外，為了減小輪-帶系統振動影響，工程套用中常常採用單向離合器連線輪-帶系統的動力輸入和輸出部件。實際套用也表明，單向離合器可以有效減小系統共振。但是，單向離合器的減振動力學機理仍然不清楚，而且輪-帶系統的振動依然強烈。理解單向離合器的工作機理，是實現對其最佳化設計、更加有效的對運行中輪-帶系統振動消減的必然要求。 自本項目立項以來，展開了兩輪-帶和多輪-帶耦合系統的動力學建模、振動特性分析；也展開了單頻和多頻激勵下的單向離合器對輪-帶系統共振的減振機理研究的建模與分析，以及實驗研究。在傳動帶運動弦線模型的耦合系統動力學研究方面，發現單向離合器不僅降低滑輪旋轉共振的振幅，而且還減小了帶橫向振動的共振區域。通過考慮帶的抗彎剛度，研究非齊次邊界的耦合系統動力學，發現單向離合器通過扭矩單向傳遞功能降低了輪-帶系統的共振回響。計入外界對輪-帶系統整體的位移激勵，以及發動機引擎周期性點火引起驅動輪的脈動激勵，在一定的條件下，不同方向和特徵的激勵源可能相互減弱，甚至有可能會相互抵消。通過對多輪-帶系統動力學的研究，表明兩輪-帶系統研究的有效性。實驗研究了輪-帶耦合系統非線性動力學，發現單向離合器對輪-帶動力系統多楔帶的橫向振動起到了顯著的減振作用。