齿轮系统监控一体参数空间解域界及混沌振动控制方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51805402
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

High-performance gear transmission system is a significant guarantee to contribute to the upgrading of equipment manufacturing industry to our country. The vibration problem is one of the critical factors restricting the dynamic performance and service life of gear system, various incentive elements occurring during driving period are closely related to the dynamic responses of the system, while the solution domain structure in parameter space is a theoretical basis for implementation of vibration control and anti-vibration design. An analytical technique regarding the exploration of solution domain structure in parameter space and global behaviors of basin of attraction inside state space is developed by adopting Cell mapping method, consequently, intrinsic mechanism of chaotic behavior can be further revealed. Correlation dimension (G-P algorithm) along with improved Lyapunov exponent algorithm are jointly employed to precisely depict the numerical characteristics of variety complicated fractal of attractors, the traditional bifurcation evolution route research under single parameter has been extended on the two-dimensional solution domain structure plane, then, comprehensive explorations in terms of dynamic evolution can be realized, and it turns out be efficiently on dynamical parameter configuration. In order to deal with the problem of stable dimension variation of saddle point as well as non-hyperbolic characteristics of high dimensional gear system while controlling the chaotic attractor onto periodic orbit, based on stable manifold theorem and diffeomorphism transformation theory, multi-parameter multi-step chaos control method which can be adopted for solving the complex conjugate eigenvalue problem of Jacobian matrix, is proposed and applied for the high periodic orbits. These work would provide the theoretical and technical support that promoting the designing work of gear transmissions with low vibration, high stability as well as durable service life.
高性能的齿轮传动系统是促进我国装备制造产业升级的重要保障。振动问题是制约齿轮系统动力学性能和服役寿命的关键因素,齿轮传动中的各类激励要素与系统动态响应息息相关,其参数空间解域界是实施振动控制和减振设计的理论基础。基于胞映射建立齿轮系统参数空间解域界结构及状态空间全局吸引域性态解析方法,揭示混沌行为内在机理。联合关联维数(G-P算法)和Lyapunov指数改进算法精确刻画吸引子复杂形变结构数值特征,将传统单参量分岔图路径提升到二维解域界层面实现系统动态演化全面监控,促进动力学参数间优化配置。针对高维齿轮系统混沌吸引子周期轨道控制时普遍具有非双曲性的特点和不动点处稳定维数变异问题,基于稳定流形定理与微分同胚映射理论,提出多参数多步式混沌控制方法,解决Jacobian矩阵产生复共轭特征值时高周期轨道稳定控制的难题。相关成果旨在为推动设计研发具有低振动、高稳定和长寿命的齿轮系统提供理论和技术支持。

结项摘要

随着我国制造产业日益深刻地融入国际分工,特别是工业化进程的推进和装备产业的快速升级,对高稳定性齿轮装置提出了更迫切需求。齿轮装置是较为复杂的动力传动系统,由于各类间隙的存在使轮齿啮合间产生接触、脱离、再接触的反复冲击载荷激励,致使解域内呈现出强非线性特征,尤其非线性混沌的内禀随机性,使混沌振动极难规避,影响设备振动噪声品质。本项目开展齿轮系统振动解域界与混沌控制研究,首先,建立了计入齿侧间隙及时变啮合刚度等非线性激励要素的多自由度齿轮-轴承系统动力学模型,引入量化指标从不同维度精确刻画了形态复杂吸引子结构的数值特征,特别扭曲、缠绕和折叠剧烈的混沌相轨迹,追踪了单参量激励下分岔路径与最大Lyapunov指数演变的同步性。其次,采用区域离散与胞映射等全局技术手段,建立了齿轮系统参数空间解域界与状态空间吸引域解集构造与解析方法,实现了将传统单向分岔图路径提升到更广域的二维解域界层面,研究了混沌行为渐变演化机理,揭示了多吸引子共存及吸引域间的扩张收敛机制。进一步在吸引子骨架上搜寻了稳健的目标不稳定周期轨道不动点,基于稳定流形定理发展了多参数多步式混沌控制策略,解决了鞍点维数变异长周期轨道驱动控制难题,破解了信源单调且尺度有限等配置局限,探索了灵活、持续多阶段的周期跳变控制技巧,建立了摄动轨道偏移微小波动误差衡量的定量评价准则。最后,搭建了分流型齿轮传动系统啮合振动测试实验平台,基于啮合关系设计了沿啮合线方向齿轮副相对振动信号采集方案,验证了所建模型和解域界分析方法的正确性。项目研究成果形成了齿轮系统多源激励监控一体全局性域分析法,丰富了高周期非双曲型鞍点激扰微摄混沌控制理论,促进了研发具有低振动、高稳定和长寿命的高品质齿轮装置理论和技术的形成。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
激励因素对人字齿行星齿轮系统动态特性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    机床与液压
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林何;李瑞华;孟渔航
  • 通讯作者:
    孟渔航
啮合参数对分扭-并车齿轮传动系统分岔特性的影响
  • DOI:
    10.13433/j.cnki.1003-8728.20190093
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    机械科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林何;张守京;Matthias Ratsch;王三民
  • 通讯作者:
    王三民
功率分流齿轮传动参数空间解域界及吸引域全局特性
  • DOI:
    10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2021.02.003
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    振动工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林何;洪灵;刘霞;胥光申
  • 通讯作者:
    胥光申
基于G-P算法关联维数齿轮系统相空间吸引子数值特性
  • DOI:
    10.16578/j.issn.1004.2539.2019.07.003
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    机械传动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林何;MatthiasRtsch;王三民;胥光申
  • 通讯作者:
    胥光申
参数对分扭-并车齿轮传动系统动载和均载特性的影响
  • DOI:
    10.16578/j.issn.1004.2539.2019.05.004
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    机械传动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林何;王三民
  • 通讯作者:
    王三民

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其他文献

不同组分比的坡缕石-铜复合纳米颗粒的摩擦学性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    润滑与密封
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁旭;陈建海;周元康;吴雪梅;李屹;林何
  • 通讯作者:
    林何

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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