平行轴系--转子系统动态特性分析

摘要

随着旋转机械转速不断增加、性能不断提高，转子系统的振动特性越来越成为人们研究的焦点。含有齿轮传动的转子系统获得了广泛的应用，并已成为转子中重要的一个研究领域。在大型旋转机械中，转子系统是其中最为关键的部件，对转子轴系振动特性的分析一直都是该领域研究的必要问题之一。国内外的研究表明，对于耦合系统弯扭特性的研究还不是很透彻，有待于进一步研究，对这一问题的研究成果将对弯扭耦合振动故障的判别具有指导意义。本文主要研究内容如下：
　　首先介绍了现有转子系统动力特性的常用计算方法，建立了斜齿轮的动力学模型，并简单介绍了有限元的基本理论基础。根据有限元法的基本划分原理，利用MATLAB的强大绘图功能，通过编程，实现了单轴和多轴单元划分的二维直观图，并标记出质量点的位置以及支承的位置，多轴的单元图还标记出了相啮合两轴的啮合位置。
　　其次，对某转子系统进行了详细的模态分析，研究了其固有特性的变化，得出了耦合系统中出现的新频率以及新频率的变化特征;并研究了啮合刚度以及支承刚度对耦合系统固有频率的影响。
　　在上述分析基础上，对系统进行不平衡响应分析，得到了系统在不同加载方式下的振动响应情况，并对系统啮合力的变化进行了比较详细的分析，得到了系统啮合力随速度、传递误差以及不平衡量变化的变化规律。分析表明，传递误差和速度对系统的啮合力影响较大，传递误差并非越小越好，因此齿轮系统设计时要做好传递误差的优化工作;不平衡量的变化对系统啮合力的影响相对较小，正常工作条件下，不平衡量越小越好。
　　最后，对系统的启机和停机特性进行了分析，分别分析了系统在定加速度和变加速度的启机和停机特性。研究表明，加速度的选取对启停机过程有着重要的影响，选择适当的启动及停机加速度，不仅可以越过某些临界转速，还可以略微减小振动的幅值，从而延长设备的使用寿命。此外，研究还表明，启停机产生振幅的时间所对应的频率均与之前章节中的频率相吻合，表明这部分分析在理论上是合理的。

目录

论文说明

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 转子系统动力学研究现状

1．2．2 含齿轮耦合的多转子系统动力学研究现状

1．2．3 目前研究存在的问题

1．3 本文的主要研究内容

第二章 转子—轴承系统的数值研究方法

2．1 概述

2．2 常用的数值求解方法

2．3 有限元理论

2．4 可倾瓦轴承力学模型

2．5 齿轮模型

2．5．1 两平行轴齿轮动力学模型

2．5．2 多平行轴齿轮动力学模型

2．6 本章小结

第三章 平行轴系转子系统的固有特性分析

3．1 概述

3．2 有限元的MATLAB实现

3．2．1 单轴的MATLAB界面实现

3．2．2 多轴的MATLAB界面实现

3．3 固有特性的计算

3．3．1 转子质量离散化及单元分析

3．3．2 临界转速的计算

3．4 临界转速实例计算

3．4．1 结构参数

3．4．1 单转子系统的临界转速

3．4．2 多转子系统的临界转速

3．5 本章小结

第四章 平行轴系转子系统的不平衡响应分析

4．1 概述

4．2 齿轮转子系统的动力学模型的建立

4．2．1 结构参数

4．2．2 动力学模型

4．3 单转子的不平衡响应实例计算

4．3．1 不同工况时的不平衡响应

4．3．2 不同转速下的不平衡响应

4．4 耦合系统的不平衡响应计算

4．4．1 不同工况时的不平衡响应

4．4．2 不同转速下的不平衡响应

4．5 本章小结

第五章 平行转子系统啮合力及启停机状态分析

5．1 概述

5．2 系统啮合力的研究

5．2．1 旋转速度对系统啮合力的影响

5．2．2 传递误差对系统啮合力的影响

5．2．3 定转速下不平衡量对啮合力的影响

5．3 启机过程的研究

5．3．1 定加速度启机过程的研究

5．3．2 变加速度的启机过程研究

5．4 停机过程的研究

5．4．1 正常停机过程研究

5．4．2 不同停机时间下的停机过程研究

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢