3726 血管造影機(jī)C-臂設(shè)計

3726 血管造影機(jī)C-臂設(shè)計,血管,造影,設(shè)計 長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計譯文共 10 頁 第 1 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊汽車離合器減震器動態(tài)分析C.L. Gaillard, R. Singh美國俄亥俄州州立大學(xué)機(jī)械工程和汽車研究中心聲學(xué)與動力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，哥倫布西 18街 206號，OH 43210-1107 。1997 年 7 月 16 日收稿，1999 年 1 月 17 日修改，1999 年 1 月 24 日發(fā)表。[摘要] 汽 車 離 合 器 的 扭 轉(zhuǎn) 力 動 力 特 性 由 5 個 線 性 或 非 線 性 模 型 集 中 模 擬 。每 一 個 非 線 性 模 型 ， 包 括 粘 彈 性 及 干 摩 擦 因 素 。 動 態(tài) 穩(wěn) 定 度 和 耗 能 譜 清楚 地 表 明 巨 大 激 發(fā) 能 量 和 頻 率 相 互 依 賴 。 動 態(tài) 滯 后 曲 線 也 被 用 來 預(yù) 言 和分 析 。 擬 定 與 有 限 的 試 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 很 好 匹 配 的 試 驗(yàn) 模 型 。 最 后 ， 這 些 模 型 的 效果 經(jīng) 傳 動 裝 置 的 仿 真 程 序 得 以 鮮 活 顯 現(xiàn) 。關(guān)鍵詞： 汽車傳動系統(tǒng) 動態(tài)滯后 非線性模型4. 舉 例 說 明（模型 D）4.1 來 自 黏 性 和 彈 性 的 元 素 ：當(dāng) ， 傳 遞 的 扭 轉(zhuǎn) 力 矩 是 ：tjce??1??tjtjT ecJkjje ?? 1232311)(~???因 此 動 摩 擦 系 數(shù) 是 ： ??jcJkjcjk232311)(~???并 且 靜 摩 擦 系 數(shù) ， 損 耗 系 數(shù) ， 損 失 因 子 η 和 能 量 振 動 周 期?k?如 下 ：d?2312233112 )()( ][cJkJcc?????? ?23122312 )()( ][?長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計譯文共 10 頁 第 2 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊])()([ 232323123 1???cJkckJ??? 2123122312 )()( ????Jd大 部 分 的 其 他 模 型 都 能 夠 從 模 型 D 推 論 出 來 。 舉 例 來 說 ， 當(dāng) 模 型 D中 C→ ∞ 就 會 得 到 模 型 A； 同 樣 模 型 D 中 → 0 就 會 得 到 模 型 B； 模 型 E23c是 由 兩 個 并 行 模 型 B 構(gòu) 成 。4.2． 來 自 阻 力 摩 擦：阻 力 摩 擦 對 能 量 的 消 耗 是 與 接 觸 面 大 小 成 比 例 的 。 因 此 能 量 消 耗是 等 于 T 乘 以 在 所 有 周 期 內(nèi) 的 積 分 ：d??)(41fforqued kTT???????是 由 、 、 的 值 所 決 定 的 。 自 從 我 們 假 設(shè) 一 個 替 代 阻 力 摩 擦 的d?fT1?fk系 數(shù) ， 它 的 損 失 原 因 和 能 量 消 耗 不 與 有 關(guān) 。 因 此 ， 阻 力 摩 擦 在 不 同 黏 性?和 彈 性 模 型 中 的 實(shí) 驗(yàn) 表 明 能 量 消 耗 提 高 將 是 添 加 劑 和 接 觸 表 面 粗 糙 度 決 定的 。雖 然 現(xiàn) 在 靜 摩 擦 已 經(jīng) 被 關(guān) 注 ， 但 確 定 在 來 回 移 動 情 況 下 的 阻 力 摩 擦 系數(shù) 是 如 何 對 影 響 和 對 的 影 響 是 多 少 依 然 不 是 一 件 簡 單 的 任 務(wù) 。 靜 摩 擦d?d?很 明 顯 是 與 時 間 有 關(guān) 的 ， 它 是 ： )cos(01??????akt并 且 當(dāng) 它 趨 于 0 時 為 　當(dāng) (圖 6)。t)cs(1 cos1t???另 一 方 面 ， 與 之 間 是 相 互 聯(lián) 系 的 ， 當(dāng) 值 越 大 ， 值 就 越 小 。 在 平?fkfk?面 圖 上 所 標(biāo) 出 的 范 圍 與 系 數(shù) 推 動 是 相 符 的 。 值 得 注 意 的 是 ， 從 最 簡 單 的 摩擦 實(shí) 驗(yàn) 模 型 中 可 以 得 出 這 樣 的 結(jié) 論 ： 被 傳 遞 的 力 矩 從 負(fù) 值 (- )很 快 得 躍fT變 到 正 值 ( )， 反 之 亦 然 。 這 相 當(dāng) 于 在 極 小 的 瞬 間 一 個 極 限 系 數(shù) 能 夠 轉(zhuǎn) 變fT為 一 種 理 想 狀 態(tài) 。 在 這 項 研 究 中 摩 擦 元 素 對 靜 摩 擦 系 數(shù) 的 影 響 被 忽 略 。長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計譯文共 10 頁 第 3 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊5． 線 性 模 型 的 結(jié) 論 ：5.1 典 型 的 光 譜從 圖 7 至 圖 10 表 明 被 選 擇 作 為 模 型 的 、 、 中 包 含 著 典 型 的 光d?k??譜 。 其 中 很 有 可 能 和 三 個 模 型 中 的 能 量 釋 放 情 況 是 相 符 合 的 。 在 沃 伊 特 模型 (A)中 ， 在 頻 率 范 圍 內(nèi) 單 調(diào) 遞 增 。 在 模 型 B、 模 型 C 中 能 量 釋 放 的 頻d?譜 在 圖 中 只 有 一 次 峰 值 ， 但 是 在 模 型 D 和 模 型 E(雙 麥 克 斯 韋 模 型 )中 我們 得 到 了 兩 個 峰 值 ， 并 且 在 兩 個 峰 值 之 間 存 在 一 個 峰 谷 。 一 些 實(shí) 驗(yàn) 測 試 表明 減 少 到 一 個 確 定 值 之 后 ， 那 時 它 將 增 加 。 因 此 在 記 錄 模 型 D 和 模d?型 E 可 能 會 出 現(xiàn) 一 些 這 樣 有 趣 的 現(xiàn) 象 ， 阻 力 摩 擦 的 光 譜 分 析 也 表 現(xiàn) 出 相似 的 趨 勢 。 在 沃 伊 特 模 型 （ A） 中 的 是 常 數(shù) ， 模 型 B、 模 型 C、 模 型k?D 中 的 是 快 速 單 調(diào) 增 加 的 ， 然 后 逐 漸 趨 近 于 水 平 漸 近 線 。 在 雙 麥 克 斯 韋k?模 型 （ E） 中 ， 也 是 單 調(diào) 增 加 的 ， 但 是 當(dāng) 處 于 兩 個 峰 值 之 間 時 增 加 的? d?速 率 是 比 較 緩 慢 的 ， 記 錄 的 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 表 明 隨 著 的 增 加 ， 有 微 弱 的 減?k?少 ?；?于 模 型 的 合 理 性 與 可 靠 性 ， 在 對 默 認(rèn) 參 數(shù) 值 的 選 擇 是 為 了 得 到 以 斜坡 理 論 為 根 據(jù) 的 典 型 的 實(shí) 驗(yàn) 磁 滯 現(xiàn) 象 環(huán) 和 磁 滯 現(xiàn) 象 環(huán) 寬 度 。 為 了 估 算 離合 器 慣 性 ， 我 們 可 以 通 過 計 算 一 組 數(shù) 值 ， 例 如 假 設(shè) 磁 盤 的 半 徑 r=100mm,質(zhì) 量 M=1Kg,從 而 推 導(dǎo) 出 轉(zhuǎn) 動 慣 量 。 我 們 在 對 能 耗 中205..kgmMrJ?的 參 數(shù) 和 靜 摩 擦 系 數(shù) 所 受 到 的 影 響 作 了 研 究 ， 并 且 研 究 了 磁 帶 是 怎 樣d?k?被 影 響 的 。 例 如 在 檢 測 模 型 D 時 ， 首 先 考 慮 到 能 量 釋 放 的 光 譜 是 由 峰 值 和峰 谷 組 合 而 成 （ 圖 9） 。 如 果 取 一 個 較 小 的 系 數(shù) ， 峰 值 就 會 有 顯 著 的 升12c高 ， 并 且 不 斷 地 向 更 高 的 頻 率 移 動 。 因 此 取 一 個 大 的 的 值 就 會 使 峰 值變 小 ， 這 對 于 峰 谷 同 樣 適 用 。 與 之 相 反 的 是 ， 控 制 著 線 性 曲 線 增 加 的23速 率 。 在 對 取 一 個 很 小 的 值 之 后 ， 峰 值 是 很 明 顯 的 ， 但 對 線 性 曲 線 的 影23c響 很 小 。 線 性 曲 線 斜 坡 的 增 加 是 由 引 起 的 ， 這 導(dǎo) 致 了 峰 谷 的 出 現(xiàn) 。 當(dāng)23c變 的 太 大 ， 線 性 曲 線 會 出 現(xiàn) 明 顯 升 高 ， 直 到 最 后 峰 值 消 失 。 控 制 著23c 23k振 幅 的 峰 值 ， 的 值 越 高 ， 則 會 引 起 高 峰 值 的 振 幅 ， 從 而 導(dǎo) 致 峰 谷 走 向 更23k高 的 頻 率 。 如 果 取 一 個 大 的 慣 性 系 數(shù) ， 峰 值 將 會 變 得 更 明 顯 ， 而 且 峰 谷2J也 會 被 觀 察 到 ， 這 同 模 型 B(圖 8)中 所 觀 察 到 的 一 致 。 峰 值 和 峰 谷 都 存 在 。當(dāng) 計 算 損 失 系 數(shù) 時 ， 在 第 一 階 段 計 算 中 采 用 了 絕 對 值 和 通 用 數(shù) 據(jù) 。 即 在 固有 頻 率 下 ， 由 于 耗 能 是 零 就 造 成 了 一 個 峰 谷 。長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計譯文共 10 頁 第 4 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計譯文共 10 頁 第 5 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計譯文共 10 頁 第 6 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計譯文共 10 頁 第 7 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計譯文共 10 頁 第 8 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊接 下 來 要 考 慮 的 應(yīng) 該 是 靜 摩 擦 系 數(shù) ， 這 個 曲 線 是 一 個 和 模 型 B的 靜 摩擦 系 數(shù) 相 似 的 組 合 ， 并 且 是 線 性 增 加 的 。 在 這 里 控 制 著 峰 值 ， 如 果 給12c一 個 較 小 的 值 ， 首 先 緩 慢 的 增 加 ， 但 是 增 加 到 一 定 程 度 后 便 會 下 降 ；12ck?如 果 給 一 個 較 大 的 值 ， 會 迅 速 的 增 加 ， 在 增 加 到 一 定 程 度 后 會 變 的 幾12?乎 成 為 一 條 直 線 ， 最 后 逐 漸 的 減 少 。 會 一 直 控 制 著 曲 線 的 坡 度 的 增 加 ，23c直 到 其 達(dá) 到 峰 值 。 如 果 取 較 高 的 值 則 符 合 高 的 坡 度 。 但 卻 是 在 控 制23c 23k著 峰 值 的 范 圍 ， 峰 值 會 隨 著 的 增 加 而 增 大 。 給 轉(zhuǎn) 動 慣 量 一 個 較 大 的k J值 ， 曲 線 會 在 達(dá) 到 峰 值 后 銳 減 。 當(dāng) 曲 線 有 一 個 峰 值 ， 并 且 是 線 性 的 ， 如 果取 較 小 的 值 ， 仍 然 保 持 增 加 。 這 是 因 為 在 整 個 周 期 內(nèi) 線 性 曲 線 在 減 少2Jk?區(qū) 域 的 坡 度 比 增 加 區(qū) 域 的 坡 度 陡 。 與 取 一 個 較 大 的 值 的 情 況 相 比 ， 我 們2J發(fā) 現(xiàn) 了 相 反 的 情 況 ， 而 且 在 減 小 。 最 后 考 慮 滯 留 現(xiàn) 象 ,對 于 一 個 較 小 的?系 數(shù) ， 滯 留 區(qū) 域 的 變 化 與 能 量 消 耗 趨 勢 相 同 ， 它 的 最 大 的 頻 率 約 為12c30Hz。 曲 線 中 斜 坡 隨 著 靜 摩 擦 系 數(shù) 的 變 化 而 改 變 ， 它 增 加 的 不 但 迅 速 而 且還 伴 隨 著 高 頻 率 。 如 果 取 一 個 較 大 的 ， 曲 線 坡 度 增 加 緩 慢 的 并 且 其12c?他 區(qū) 域 也 是 如 此 。 如 果 給 系 數(shù) 一 個 較 大 的 值 ， 會 使 得 斜 坡 遲 滯 增 幅 遠(yuǎn) 比23在 取 得 一 個 比 較 小 的 的 情 況 下 的 斜 坡 遲 滯 增 幅 的 變 化 要 快 。 同 樣 ， 較 大23c的 系 數(shù) 也 會 使 得 其 他 區(qū) 域 增 幅 明 顯 增 高 。 記 錄 顯 示 控 制 著 坡 度 的 遲23c 23k滯 ， 并 且 一 個 大 的 顯 示 高 的 坡 度 。 在 低 頻 率 下 ， 的 值 如 果 增 大 將 會23k導(dǎo) 致 更 多 的 耗 能 。5.2 實(shí) 驗(yàn) 驗(yàn) 證由 于 過 度 加 熱 和 潤 滑 問 題 ， 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 是 限 制 在 100Hz 以 內(nèi) 的 頻 率 范 圍 。兩 種 模 型 似 乎 描 述 了 這 樣 的 實(shí) 驗(yàn) ： 變 換 之 后 的 沃 伊 特 模 型 （ D） 和 雙 麥 克斯 韋 模 型 （ E） 。 的 確 ， 從 參 數(shù) 研 究 可 以 觀 察 到 在 模 型 A 中 隨 著 的 增 加 ，23c耗 能 峰 值 對 應(yīng) 低 的 頻 率 。 因 此 ， 如 果 我 們 為 麥 克 斯 韋 模 型 的 一 個 分 支 選 擇了 一 低 的 系 數(shù) C， 并 且 為 麥 克 斯 韋 模 型 的 另 一 個 分 支 選 擇 一 個 高 的 系 數(shù)C， 那 么 我 們 得 到 兩 個 截 然 不 同 的 峰 值 （ 圖 10） 。 在 高 頻 率 下 ， 變 換 之 后的 沃 伊 特 模 型 (D)和 雙 麥 克 斯 韋 模 型 (E)的 耗 能 曲 線 是 不 同 的 。 首 先 ， 雙 麥長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計譯文共 10 頁 第 9 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊克 斯 韋 模 型 曲 線 保 持 上 升 ， 而 后 減 少 到 零 。 在 模 型 E 和 模 型 D 中 ， 當(dāng) 頻率 高 于 20Hz 時 ， 的 曲 線 便 緩 慢 上 升 。 這 和 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 是 一 致 的 。 然 而 當(dāng)k?品 率 低 于 20Hz 時 ， 麥 克 斯 韋 模 型 曲 線 降 至 到 零 。 并 且 模 型 D 中 下 降k?至 靜kk???2312當(dāng) ＝ 時 ， 的 值 只 有 其 最 大 值 的 一 半 。 這 種 趨 勢 仍 需 要 在 現(xiàn) 實(shí)12k3?生 活 實(shí) 驗(yàn) 中 驗(yàn) 證 。5.3 彈 性 模 型 的 比 較因 為 沃 伊 特 模 型 (A)最 為 簡 單 ， 所 以 它 具 有 一 些 優(yōu) 勢 。 在 整 個 頻 率 范 圍內(nèi) ， 像 其 他 模 型 一 樣 ， 曲 線 不 在 低 頻 率 范 圍 內(nèi) 下 降 。 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 表 明 曲 線k?減 小 很 慢 ， 因 此 ， 我 們 發(fā) 現(xiàn) 在 其 它 模 型 中 除 麥 克 斯 韋 模 型 外 一 個 連 續(xù) 的 系數(shù) 比 增 加 系 數(shù) 的 值 要 好 。 這 種 模 型 相 對 與 其 他 模 型 優(yōu) 勢 是 在 與 參 數(shù) 特 征 和性 能 之 間 有 一 種 簡 單 聯(lián) 系 。 因 此 ， 由 于 能 量 消 耗 而 獲 得 的 曲 線 坡 度 和 固 定的 靜 摩 擦 值 是 相 當(dāng) 容 易 的 。 它 的 劣 勢 是 我 們 不 能 在 一 個 已 知 頻 率 內(nèi) 得 到 一個 最 小 的 能 量 消 耗 ， 并 且 我 們 不 能 在 整 個 頻 率 范 圍 內(nèi) 得 到 一 個 慢 的 減 小 系數(shù) 。k?假 設(shè) 模 型 B 中 的 慣 性 系 數(shù) 在 影 響 動 態(tài) 系 中 扮 演 著 一 個 重 要 角 色 ， 并 且將 一 個 自 然 頻 率 在 50Hz 以 下 設(shè) 置 為 30Hz。 如 果 這 個 假 設(shè) 是 真 實(shí) 的 ， 因 為離 合 器 彈 簧 阻 力 器 的 質(zhì) 量 為 2.5 千 克 ， 半 徑 為 180 毫 米 ， 這 樣 在 自 然 頻 率為 30Hz 的 情 況 下 ， 我 們 將 會 獲 得 一 個 慣 性 系 數(shù) （ J） 為 0.04 。 從2kgm動 態(tài) 方 程 中 可 以 觀 察 到 ， 如 果 我 們 對 耗 能 系 數(shù) 的 值 取 絕 對 值 ， 并 且 將 其 用于 第 一 階 段 的 計 算 ， 這 樣 在 自 然 系 統(tǒng) 頻 率 下 就 會 達(dá) 到 零 。 這 也 解 釋 了 能d?量 消 耗 的 線 性 曲 線 的 形 狀 （ 圖 8） 。 無 論 是 衡 量 或 是 模 擬 的 曲 線 之 所 以 不 降至 零 ， 是 因 為 存 在 取 決 于 阻 力 摩 擦 的 系 數(shù) 的 值 這 個 特 別 的 情 況 。 摩 擦 阻d?力 的 系 數(shù) 的 值 大 約 為 ,這 樣 要 求 一 個 耗 能 每 單 位 振 幅raNm?2.0。 出 于 同 樣 的 原 因 ， 在 頻 率 達(dá) 到 30Hz 后 開 始 下 降 ， 這 種raNm?46.1k?模 型 的 優(yōu) 勢 是 在 頻 率 范 圍 是 50 到 100Hz 之 內(nèi) ， 我 們 能 夠 得 到 一 個 增 長 的長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計譯文共 10 頁 第 10 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊和 一 個 減 小 的 曲 線 。 模 型 D 和 模 型 E 是 更 加 的 復(fù) 雜 ， 并 且 在 每 個 系d?k?統(tǒng) 中 都 扮 演 著 重 要 角 色 。 這 些 模 型 最 重 要 的 優(yōu) 勢 是 能 夠 在 沒 有 假 設(shè) 一 個 低自 然 頻 率 下 獲 得 一 個 最 小 的 能 量 消 耗 。 能 量 消 耗 曲 線 和 在 圖 （ 10） 中 所給 出 的 測 量 結(jié) 果 是 非 常 相 似 的 。 然 而 ， 這 些 模 型 最 主 要 的 劣 勢 是 靜 摩 擦 系數(shù) 隨 著 增 長 ， 特 別 是 在 模 型 E 中 。?經(jīng) 過 討 論 ， 因 為 在 設(shè) 計 和 材 料 上 有 許 多 變 化 ， 所 以 我 們 不 能 定 義 一 個最 佳 模 式 ， 這 是 顯 而 易 見 的 。 相 反 ， 在 某 些 參 數(shù) 中 一 些 動 態(tài) 模 型 是 比 其 它模 擬 某 些 動 態(tài) 現(xiàn) 象 或 趨 勢 與 變 化 的 模 型 更 能 充 分 反 映 實(shí) 際 情 況 。