航空发动机滚动轴承动力学模型分析

摘要

本文在前人研究成果的基础上以了解航空发动机滚动轴承动力学特性并对实际工程有指导意义为主要研究目的。从赫兹接触理论的观点出发，运用MATLAB和ANSYS对滚动轴承动力学模型进行分析研究。首先依次对滚动轴承二、三、五度自由度动力学模型的建立过程做了详细介绍，并着重对二自由度以及三自由度的理论模型运用MATLAB进行了数值分析，研究不同几何和物理参数对球轴承动力学特性的影响；对于二自由度模型本文分别进行了相平面分析、幅频响应分析，通过研究我们发现，随着转速、游隙、阻尼参数的变化相平面特性与幅频特性随之变化，但是游隙这个因素的影响相对于阻尼更加显著一些；对于三自由度模型本文主要进行了变轴向力情况下的相平面分析，并总结出不同轴向力下的相平面特性。通过研究我们发现三自由度模型的分析结果要比二自由度模型的分析结果更加复杂多变，但是当需要考虑轴向力对滚动轴承的影响时三自由度模型的分析结果更加具有参考价值。其次运用ANSYS对滚动轴承进行仿真，发现滚动轴承在不同的位置角时其刚度变化呈现出非线性，并且随着承受的载荷变大刚度的非线性越不明显，这为选取大小合适的力作为后续变刚度曲线的拟合数据点提供了依据。最后ANSYS的滚动轴承变刚度特性仿真结果与MATLAB的计算结果进行对比分析，我们可以发现ANSYS的仿真结果呈现的变刚度的周期性变化趋势和MATLAB的理论计算结果相一致，这说明ANSYS的仿真结果合理有效并且可以对滚动轴承不同自由度模型的变刚度的非线性参量进行校核从而促使理论分析更加接近实际工况。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状和分析

1.3 论文主要内容安排

第2章 滚动轴承动力学模型分析的基本理论

2.1 引言

2.2 滚动轴承简介

2.3 滚动轴承的受力分析

2.4 滚动轴承的接触问题

2.5 本章小结

第3章 滚动轴承不同自由度动力学模型分析

3.1 引言

3.2 滚动轴承产生振动的基础理论

3.3 不同自由度滚动轴承动力学模型

3.4 二自由度和三自由度模型数值仿真分析

3.5 本章小结

第4章 滚动轴承有限元模型分析

4.1 引言

4.2 有限元软件仿真建模

4.3 ANSYS模拟滚动轴承的变刚度振动

4.4 本章小结

结论

1. 本文研究成果

2. 对以后工作的展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢