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机电集成超环面传动机电耦合混沌振动分析

高艳霞  
【摘要】:机电集成超环面传动系统属于机电耦合系统,该系统集传动、动力和控制为一体,具有结构紧凑、无接触、无磨损和无需润滑等优点。由于非线性耦合力的存在,系统可能出现复杂的非线性振动,因此,对机电集成超环面传动机电耦合混沌振动的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文主要研究内容如下: 建立了机电集成超环面传动机电耦合动力学模型,考虑非线性电磁耦合力的作用,推导出系统非线性振动微分方程,并且采用L-P法和Runge-Kutta法分别求解系统的时域响应,进行系统非线性振动近似解析解和数值解的对比分析,得到近似解析解的适用范围。 在不考虑蜗杆振动时,推导出机电集成超环面传动非线性振动简化微分方程,采用数值法,并借助分岔图、功率谱图、时域波形图、相图和Poincare映射图,分析了行星轮锥顶半角为0°和10°时机电集成超环面传动系统随参数变化的分岔演化规律。 在考虑蜗杆振动时,采用数值法求解系统非线性振动微分方程,借助分岔图、功率谱图、时域波形图、相图和Poincare映射图,在不同结构参数下,得到系统随参数变化的分岔演化规律,同时与不考虑蜗杆振动时系统非线性振动特性相比较,分析了蜗杆振动对系统非线性振动的影响规律。 推导了电系统的非线性动态电压方程,借助时域波形图、平面相图、三维相图和频谱图,分析了机械参数和电参数对电系统非线性振荡的影响规律。 运用MATLAB和VB混合编程方法,将MATLAB自带的COM组件技术用于开发一款界面友好、操作简单的机电集成超环面传动机电耦合混沌振动的模拟计算软件,提高了系统混沌振动研究的效率。


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