Динамические модели машин Машины и их структура

Идеальные пружина и демпфер удовлетворительно описывают поведение некоторых механических структур. В динамических моделях машинных конструкций пружинами заменяются элементы конструкций, массой и демпфированием которых можно пренебречь. В частности, соединительные валы и стержни на частотах ниже их первых собственных частот удовлетворительно описываются соотношением (7.1) для идеальной пружины. Демпфер моделирует широко распространенный реальный физический механизм вязкого трения в средах, особенно в жидкостях (поэтому его часто называют жидкостным трением). В чистом виде его можно реализовать с помощью поршня с узкими отверстиями (капиллярами) в сосуде с жидкостью, как это изображено на схеме рис. 7.1, б. Если поперечные размеры капилляров меньше толщины поверхностного слоя жидкости у стенок, то сопротивление поршня на невысоких частотах, при которых можно пренебречь массой протекающей жидкости, будет определяться главным образом вязкостью жидкости и соотношение между силой и смещением (7.2) будет выполняться с большой точностью. [c.209]

Визуальная модель геометрического образа изделия (ГОИ)—это графический образ пространственной структуры изделия на экране дисплея. Изобразительные и графические характеристики подобной модели намного превышают возможности ручного графического изображения за счет введения в пространство модели фактора времени. По своим динамическим возможностям машинная визуализация ГОИ максимально приближается к натурной модели. Конструктор на самом раннем этапе разработки формы получает возможность увидеть структуру будущего изделия в полном соответствии с кинематикой и динамикой всех входящих в нее элементов. Увязку кинематически связанных звеньев конструкции можно осуществлять на движущейся модели-изображении в любом масштабе времени. При разработке изделий сложной объемно-пространственной структуры для уточнения кинематических взаимосвязей компонентов приходилось осуществлять построение экспериментальных натурных моделей. В процессе испытаний на таких моделях уточнялся и окончательно отрабатывался мысленный образ конструкции (рис. 1.1.2,а). Преимущества визуальной модели перед статическими графическими моделями выступают особо ярко в сложных элементах конструкций, каковыми являются средства механизации летательных аппаратов. [c.17]

Vi, U, — собственные значения локальных моделей указанных подсистем, Vai, Va2 — координаты безынерционных узлов эквивалентной K q- модели специальной циклической структуры, динамический граф которой (рис. 75, б) включает Г -граф двигателя (рис. 75, в), Гто-граф рабочей машины (рис. 75, г) и циклический г-граф передаточного механизма (рис. 75, д), = 4 + [c.217]

Выше на основе разработанного метода структурных преобразований ценных систем получены эквивалентные модели простой специальной структуры для составных машинных агрегатов с сосредоточенными и сосредоточенно-распределенными упруго-инерционными параметрами. Аналогично, для составных САР скорости машинных агрегатов, формируемых из автономно регулируемой и нерегулируемой подсистем, построены модели простой ациклической структуры. Полученные эквивалентные модели наглядно характеризуют с качественной стороны динамическое взаимодействие объединенных в единый машинный агрегат указанных подсистем и являются основой для разработки эффективных алгоритмов анализа и структурно-параметрического синтеза составных машинных агрегатов. [c.226]

Рассмотрим в математическом плане постановку задачи синтеза структуры и параметров динамической модели силовой цени машинного агрегата для достаточно общего случая. Обозначим через (Q, Р) то-мерную характеристику реализуемой динамической системы, (Q) — заданную характеристику т-мерного динамического отклика синтезируемой системы, причем Q — скорость двигателя, заданная на определенном отрезке скоростного диапазона 7 , Р — вектор варьируемых параметров синтезируемой системы, принадлежащий некоторой допустимой области Gj, в иространстве варьируемых параметров. Близость вектор-функций и [c.252]

Возмущающие воздействия машинных агрегатов характеризуются в реальных условиях ограниченным спектром [28, 93J. Поэтому относительно резонансных характеристик модели силовой цепи машинного агрегата и для формирования его динамического отклика при апериодических возмущениях существенное значение имеет структура усеченного собственного спектра рассматриваемой модели. Размерность такого спектра (число г учитываемых собственных форм модели машинного агрегата) определяется величиной эффективного диапазона [О, / ] возмущающих воздействий [28] [c.280]

Построение всережимных динамических моделей может быть осуществлено также в результате аналитической аппроксимации трансцендентных передаточных функций элементов блока дробно-рациональными зависимостями (ом. 7-2) последние не встречают затруднений при реализации на обоих видах вычислительных машин. В этом случае математическая модель, построенная для одной нагрузки, легко преобразуется для любого уровня нагрузки, если считать структуру аппроксимирующих выражений неизменной (что нетрудно проконтролировать в каждом отдельном случае). [c.357]

Для решения задач динамики с учетом распространения энергии по деталям машин предлагается динамическая модель (см. рис. 1, 2) движу-егося со скоростью V фронта механического процесса, в произвольной. г которого размещено начало подвижной системы координат [19, 45]. та модель позволяет исследовать закономерности распространения колебательного процесса по изучаемой структуре в широкой полосе скоростей. [c.12]

Таким образом, раскрытие закономерностей любого вида изнашивания при ударе неизбежно связано с необходимостью учета сложных взаимосвязанных процессов, происходящих при ударе упругопластической деформации, высокоскоростного нагрева и охлаждения, фазовых и структурных превращений, упрочнения и разупрочнения, развития усталостных явлений и др. Ударные нагрузки нарастают и снижаются в очень короткий промежуток времени (тысячные доли секунды) и порождают волны напряжений, которые исходят из зоны контакта. При многократных соударениях деталей в процессе эксплуатации современных машин, различных аппаратов и приборов возможно возникновение в одной детали одновременно упругих и пластических волн растяжения и сжатия. По-видимому, сложность явлений, сопровождающих соударение поверхностей, и связанное с этим принятие различных упрощающих предположений, отклонение реальных механических свойств от их абстрактных механических моделей служат причиной несогласованности результатов теоретических и экспериментальных исследований удара. Структура и механические свойства одного и того же металла существенно различаются при динамическом и статическом нагружении [22]. [c.22]

При экспериментальном исследовании машин и транспортных средств нередко получаются сложные динамические характеристики, которые затруднительно воспроизвести с помощью математических моделей из небольшого числа участков простейшей формы с распределенными параметрами и набора сосредоточенных масс и жесткостей. При увеличении количества и размеров участков и количества сосредоточенных масс и жесткостей сложность вычислений быстро возрастает, достигая того предела, за которым невозможно просто воспользоваться какой-либо стандартной процедурой. Далее приходится прилагать все больше усилий для преодоления специфических трудностей вычислительной математики [1]. В этих условиях значительный интерес представляет построение специальных сложных структур и изучение их свойств с попыткой феноменологического подхода к выбору математической модели. [c.69]

Результаты большинства работ третьего направления, рассматривающих окисление как процесс, сопутствующий разрущению основного материала, не выходят за рамки умозрительных представлений, в которых предполагается обычное окисление (коррозия, образование окалины), не связанное с механизмами пластического деформирования при трении, не объясняется механизм нормального износа деталей машины, при котором динамическое равновесие разрущения и восстановления вторичных структур исключает любые виды разрушения основного материала. Принятые модели не опираются на фундаментальные механизмы, основанные на представлениях о реальном строении твердых тел. [c.352]

Динамические модели машинных агрегатов большинства машин, как правило, являются многомерными, имеющими сложную многосвязную структуру. Для целей практики одной нз важнейших задач является разработка эффективных методов построения адекватных динамических моделей машинных агрегатов. Такие динамические модели должны обеспечить правильное как качественное, так и с требуемой точностью количественное описание исследуемых процессов. Противоречивый характер зависимости степени адекватности модели и эффективности расчетных алгоритмов от уровня сложности модели приводит к чрезвычайно важной в практическом плане проблеме выбора оптимальной адекватной модели. Оптимальной адекватной динамической моделью машинного агрегата будем считать модель минимальной структурной сложности, удовлетворяюхцую указанным выше двум требованиям адекватности. Отметим, что получить математически [c.169]

Простейшим но структуре алгоритмом глобального поиска является независимый поиск (методы Монте-Карло), оенованный на случайном переборе точек в ограниченном пространстве Gp варьируемых параметров [51, 90]. Характерной особенностью методов Монте-Карло является постоянная в течение всего поиска нлот-пость распределепия зондирующих точек. Поэтому для решения этими методами задач оптимизации машинных агрегатов с многомерными векторами Р варьируемых параметров обычно необходимо выполнить значительное число проб. Выгодным для задач динамического синтеза машинных агрегатов свойством метода случайного поиска е равномерным распределением пробных точек является возможность одновременного онределения нескольких оптимальных решений, соответствующих различным критериям эффективности. Это свойство независимого глобального поиска особенно важно для задач параметрической оптимизации машинных агрегатов, оперирующих с неприводимыми к единой мере локальными критериями эффективности. Такая ситуация характерна для параметрического синтеза динамических моделей машинных агрегатов по критериям эффективности, отражающим, ианример, общую несущую способность силовой цепи по разнородным факторам динамической нагругкепности ее отдельных звеньев (передаточного механизма п рабочей машины). Аналогичная ситуация возникает также при оптимизации характеристик управляемых систем машинных агрегатов по критериям устойчивости и качества регулирования. [c.274]

В предыдущих главах рассмотрены динамические явления в машинных агрегатах, имеющих сравнительно простую структуру моделей. К моделям такого вида приводят обычно используемые при их построении допущения, связанные с пренебрежением реальным распределением инерционных параметров, исключением из рассмотрения унруго-диссипативных свойств звеньев передаточного механизма и рабочей машины, существенным ограничением числа учитываемых степеней свободы механической системы и системы управления и пр. Однако для достаточно широкого класса задач динамики управляемых машин адекватные модели машинных агрегатов имеют значительно более сложную структуру. Так, для передаточных механизмов машинных агрегатов с быстроходными двигателями характерны возмущающие воздействия с широким частотным спектром. При исследовании динамических процессов в таких машинных агрегатах возникает необходимость в исиользовании моделей передаточных механизмов с большим числом степеней свободы, отражающих многообразие двин<ений, обусловленных изгибно-крутильными деформациями звеньев, контактными деформациями опор и др. В ряде случаев существенным оказывается учет реального распределения упруго-инерционных параметров. [c.169]

Учитывая изложенное, машинные агрегаты современных машин, равно как и машины в целом, можно рассматривать как составные динамические системы одно- или многосвязные, в зависимости от числа внедряемых подсистем, структуры и характера связей. Соответствующие динамические модели таких систем называются составными динамическими моделями. Концепция составной динамической системы (модели) является идеей весьма общего характера и сводится в общем плане к поискам путей плодотворного использования информации о характеристиках подсистем для оценки динамических свойств исследуемой системы в целом [33, 34]. Если имеется такой эффективный метод исследования системы в целом на основе характеристик подсистем, то это обусловливает принципиальную возможность разработки методов обобщенного динамического синтеза систем, бази- [c.212]

При анализе составных моделей вида (13.13) нолуопределен-ных динамических систем машинных агрегатов обычно оперируют с матрицей Q, имеющей нулевой трехкратный элемент, соответствующий низшим собственным значениям полуоиределениых локальных моделей нодсистем. В этом случае целесообразно индексацию координат расчетной модели (13.13) выполнить таким образом, чтобы в матрице Й крайние позиции на главной диагонали были заняты нулевыми элементами (см. (14.41)). Тогда, как показывает анализ, нули полиномов (14.50) строго разделяются, и последовательность этих нолиномов обладает свойством Штурма. Следовательно, при указанной структуре матрицы Q собственные значения эквивалентной модели вида (13.13) с тремя нулевыми значениями в совокупности vj, U, яЛ можно определять по дихотомической схеме (14.10), (14.11), не прибегая к модификациям расчетной модели. Собственные формы рассматриваемой составной системы, отвечающие исходным обобщенным координатам подсистем, определяются по формулам вида (14.45) с учетом трех подсистем. [c.240]

Практическая сложность синтеза динамической модели двигателя или машины с минимальным спектром заключается в том, что такой синтез характеризуется суш ественными структурными ограничениями, которым должны быть подчинены сопоставимые модели. Можно показать, что полуопределенная w-мерная динамическая модель с минимальным спектром [О, рг], исключая тривиальный, не имеющий практического значения случай п независимых осцилляторов, должна характеризоваться графом структуры или А , причем упруго-инерционные параметры этих графов связаны следующими соотношениями [c.287]

Как было показано в гл. 5, многие задачи динамического анализа и синтеза цикловых механизмов могут быть решены на (базе моделей с медленно меняющимися параметрами. Вместе с тем встречаются случаи, когда допущения о медленности изменения параметров оказываются неправомерными. Помимо зон параметрического возбуждения, рассмотренных в гл. 6, такая ситуация может возникнуть на режимах, весьма далеких от резонансов. Например, изменение параметров механизма иногда носит в целом медленный характер за исключением незначительных зон, требующих отдельного рассмотрения. В этих случаях периодичность параметрических возмущений имеет второстепенное значение, поскольку колебания в течение одного цикла оказываются сильно задемпфированными. В то же время локальные возмущения системы в отмеченных зонах могут быть весьма значительными. Такая ситуация наблюдается в механизмах ряда станочных автоматов, механизмах раскладки нити текстильных машин и в других устройствах, когда основная технологическая операция совершается на участках равномерного движения рабочего органа, а его разгон и торможение осуществляются на малых отрезках времени, где переменный приведенный момент инерции, а следовательно, и собственная частота изменяются весьма резко. Аналогичные явления имеют место при рассмотрении динамики вариаторов и механизмов переменной структуры. [c.296]

Динамические модели подсистем двигатель , передаточный механизм , рабочая машина характеризуются обычно значительной структурной сложностью, поэтому расчет собственных спектров динамических многомерных моделей составных систем представляет собой исключительно трудоемкую задачу. Существенное упрощение решения этой задачи достигается применением специальных эквивалентных структурных Гл-преобразований, позволяющих получить модели простейшей структуры в расс1чатриваемом классе при эффективном использовании априорной информации о собственных спектрах подсисгем [1, 7, 9, 15]. [c.361]

Целью виброизоляции (см. п. 6.8.2) является снижение переменной составляющей силового воздействия машины на фундамент по сравнению со случаем, корда виброизоляция не предусмотрена и машина жестко крепится к фундаменту. При более общем взгляде на проблему можно трактовать виброизолящгю как средство целенаправленного изменения структуры и характеристик вибрационного поля модели машина - подвес - фундамент сравнительно со структурой и теми же характеристиками вибрационного поля модели машина - фундамент при неизменном внешнем воздействии. При этом характеристики преобразованного поля будут зависеть от параметров подвеса, например, в случае его безынерционности - от параметров, описывающих его жесткостные и диссипативные свойства. Степень этой зависимости можно повысить введением дополнительных подвижных масс в расчетные модели машины, фундамента или самого подвеса. В результате возникают модели двух, трех и т.д. каскадной виброзащиты, виброизол5ггоров с промежуточной массой или систем с динамическими гасителями (см. п. 6.1.5). [c.432]

В зависимости от характера требуемых от монитора действий команды диалогового режима разбиты на две группы. Первая группа команд используется для общения пользователя с рабочей программой на этапе ее выполнения (команды прерывания и запуска рабочей программы, индикации и модификации различных переменных математической модели объекта, управления выдачей результатов, изменения последовательности выполнения псевдокоманд и т. п.). Вторую группу составляют команды корректировки структуры проектируемого объекта. Для выполнения таких команд диалоговый монитор должен выполнить всю цепочку динамических вызовов входной транслятор — компилятор комплекса ПЛ-6 — редактор связей — рабочая программа , на что требуется определенное машинное время, обусловливающее задержку реакции комплекса ПА-6 на команду пользователя. [c.145]

В настоящей работе предпринята попытка определить динамические характеристики обобщенной схемы сумматорного привода в широком диапазоне изменения ее параметров. Ставятся следующие задачи определить величину и характер распределения нагрузок по ветвям привода оценить эффективность работы демпферов и амортизаторов — найти оптимальное сочетание их параметров и место установки предложить способы повышения демпфирующей способности привода. Для решения этих задач используется метод математического моделирования с применением аналоговых и цифровых вычислительных машин. Построение математической модели выполнено применительно к схеме рис. 1 с помощью метода направленных графов [3]. Применение этого метода оказалось эффективным вследствие древовидной структуры исследуемой схемы привода. Оказалось возможным с помощью структурных преобразований построить из исходной разветвленной системы эквивалентные ей в динамическом отношении расчетные схемы, удобные для исследования на ЭВМ. [c.112]

Методы частотного анализа позволили существенно продвинуть теорию ВУС. На их основе удалось отказаться от эталонных моделей, которыми приходится оперировать, используя временные методы, и перейти к более полным и реалистичным моделям ВУС. Таким образом, удалось, в частности, разработать теорию авторе-зонансных машин виброударного действия [33]. Однако, хотя для ряда принципиальных задач (например, настройка ВУС на резонансный режим) знание основного тона достаточно, тем не менее частотные методы не дают полной информации о значениях динамических нагрузок в ударных парах, о структуре сложных типов виброударных процессов и ряда других динамических эффектов, получить которые можно только, оперируя полными наборами гармонических составляющих широкополосных процессов. [c.385]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...