全回转推进器圆锥滚子轴承特性分析与传动轴系振动性能研究

摘要

全回转推进器具有稳姿态、精定位、控航迹三大功能，是大型海洋作业平台、深潜器、航母补给舰等在恶劣海况下确保定位精度和平稳性的核心装备。作为全回转推进器回转支承副，圆锥滚子轴承的特性在很大程度上决定着轴系的动力学性能，以往的研究忽略了润滑油膜对轴承动态特性的影响，这样的处理方法影响了圆锥滚子轴承动态特性的计算准确性，也使得对其支撑的传动轴系的振动特性研究精度不高。
　　本文对圆锥滚子轴承的动静特性进行研究，建立了滚动体与内外圈滚道之间弹流润滑数学模型，研究了滚子修型、滚子锥角、工况等因素对圆锥滚子轴承润滑特性的影响规律。同时采用扰动法处理Reynolds方程，得到了滚动轴承滚子与内外圈滚道间的油膜刚度，并采用多项式法拟合油膜刚度公式。另外，对线接触弹性接触变形公式进行推导，得到圆锥滚子轴承Hertz接触刚度，从而建立综合考虑润滑油膜刚度和轴承弹性变形的圆锥滚子轴承的综合刚度模型。
　　在圆锥滚子轴承综合刚度模型的基础上，利用有限元法建立传动轴系的动力学模型，通过分析得到传动轴系自由振动及谐响应特性，研究轴承刚度对轴系动态响应的影响。基于功率流理论，分析了不同激励下轴系能量的传递路径，并得到了各轴承的刚度及安装位置对传递功率的影响规律。同时，以各个轴承的安装位置作为设计变量，以通过轴承流入全回转推进器机体的振动能量最小为目标函数，构建了全回转推进器轴系的振动优化模型，为作用在螺旋桨上的激励激起的全回转推进器振动的预报和控制提供理论依据。

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1绪论

1.1课题的来源与目的

1.2研究背景及意义

1.3国内外研究现状与分析

1.4本文的主要工作与结构

2圆锥滚子轴承润滑特性分析

2.1引言

2.2滚动体与内外滚道之间弹流润滑数学模型的建立

2.3滚动体与内外滚道之间弹流润滑的数值计算

2.4滚动体与内外滚道之间弹流润滑的计算分析

2.5本章小结

3圆锥滚子轴承综合刚度的计算与分析

3.1引言

3.2圆锥滚子轴承综合刚度理论基础

3.3圆锥滚子轴承油膜刚度计算模型的建立

3.4圆锥滚子轴承接触刚度计算模型的建立

3.5圆锥滚子轴承综合刚度及其影响因素分析

3.6本章小结

4全回转推进器传动轴系的建模及振动特性研究

4.1引言

4.2全回转推进器简介

4.3传动轴系振动模型的建立

4.4传动轴系自由振动

4.5传动轴系谐响应分析

4.6本章小结

5基于功率流的全回转推进器传动轴系分析及优化

5.1引言

5.2传动轴系的功率流特性分析

5.3基于功率流的全回转推进器传动轴系优化

5.4本章小结

6 全文总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表学术论文目录