階梯軸是機(jī)械設(shè)備中的重要零部件,分析階梯軸在運(yùn)行過程中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)響應(yīng),對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)階梯軸及附屬軸承的故障,保障設(shè)備的正常運(yùn)行具有十分重要的意義。階梯軸扭曲振動(dòng)的早期研究產(chǎn)生了多種方法,其中集中參數(shù)模型由于模型的過度簡(jiǎn)化會(huì)產(chǎn)生較大誤差,而一維扭振模型則由于在中高頻時(shí)扭振波長(zhǎng)可能小于軸徑而導(dǎo)致一些模態(tài)無法預(yù)測(cè)。為了更準(zhǔn)確地分析階梯軸的扭振響應(yīng),本文基于圓形截面軸三維扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的早期研究成果進(jìn)一步推導(dǎo)出含有未知系數(shù)的三維軸切向位移表達(dá)式,并根據(jù)階梯軸耦合界面的連續(xù)條件,建立連續(xù)階梯軸的三維扭轉(zhuǎn)振動(dòng)數(shù)學(xué)模型。通過矩陣運(yùn)算求解傅里葉-貝塞爾系數(shù)向量并確定切向位移表達(dá)式的系數(shù),從而得到階梯軸三維扭轉(zhuǎn)振動(dòng)響應(yīng)解。同時(shí),通過有限元分析軟件COMSOL Multiphysics建立相應(yīng)的三維模型以驗(yàn)證三維階梯軸扭振模型的準(zhǔn)確性。通過對(duì)比在同樣扭矩作用下階梯軸的理論計(jì)算結(jié)果和有限元分析結(jié)果可以看到隨著切向位移表達(dá)式中傅里葉-貝塞爾級(jí)數(shù)項(xiàng)數(shù)的增加,理論計(jì)算結(jié)果和有限元分析結(jié)果越來越接近。通過對(duì)比扭矩施加在不同位置時(shí)階梯軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)響應(yīng)的理論計(jì)算結(jié)果,證明了階梯軸數(shù)學(xué)模型的有效性。作用在階梯軸上的扭矩可以理解為由轉(zhuǎn)子偏心質(zhì)量引起,通過對(duì)比偏心質(zhì)量不同時(shí)階梯軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)響應(yīng),驗(yàn)證了基于三維模型的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)理論計(jì)算方法對(duì)于外部激勵(lì)變化的靈敏性,同時(shí)根據(jù)偏心質(zhì)量引起的離心力計(jì)算了階梯軸兩端軸承的受力。該理論模型可以用于分析轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)并用于預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)兩端軸承的振動(dòng)響應(yīng)用于軸承故障診斷。
【學(xué)位單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH113.1
【部分圖文】：

青 島 理 工 大 學(xué) 工 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文章 離散模型在曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)分析中的件扭轉(zhuǎn)振動(dòng)分析的初期，我們應(yīng)用離散彈簧-質(zhì)量模型析并將理論計(jì)算結(jié)果和有限元分析結(jié)果作對(duì)比，以驗(yàn)振動(dòng)時(shí)的準(zhǔn)確性。散模型的曲軸數(shù)學(xué)建模及理論推導(dǎo) 缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)（如圖 2-1 所示）為研究對(duì)象，在柴油發(fā)個(gè)高溫壓力傳感器以便實(shí)時(shí)監(jiān)控 4#汽缸內(nèi)氣體壓力的類型的傳感器（比如聲發(fā)射傳感器）在該分析中沒有。

青 島 理 工 大 學(xué) 工 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 階梯軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)數(shù)學(xué)建模及理一維扭轉(zhuǎn)振動(dòng)理論計(jì)算階梯軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)的為集中參數(shù)離散模型時(shí)有可能存在的簡(jiǎn)化不續(xù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算三段式階梯軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)響確度。爾函數(shù)的預(yù)備知識(shí)數(shù)的一個(gè)實(shí)例：一個(gè)緊繃的鼓面在中心受到徑方向的分布就是一個(gè)貝塞爾函數(shù)（考慮正負(fù)敲擊的鼓面的振動(dòng)是各階類似振動(dòng)形態(tài)的疊加

圖 3-2 階梯軸示意圖及其坐標(biāo)表示Fig. 3-2Aschematic sketch of stepped shaft and corresponding coordinates由于外部激勵(lì)的作用，階梯軸上外部激勵(lì)所在截面上會(huì)產(chǎn)生軸對(duì)稱分3]，本文以外部激勵(lì)扭矩所在橫截面為分界面將軸頭（中間軸段）分為兩部以將原來的 3 段式階梯軸看作 4 段式階梯軸。重新劃分后的階梯軸二維尺寸參數(shù)示意圖如圖 3-3 所示。構(gòu)成階梯軸的 4 個(gè)軸段的長(zhǎng)度分別用 ,表示，直徑分別用 , , 和 表示，對(duì)應(yīng)的半徑分別為 , , 和 。圖 3-3 階梯軸二維投影及其尺寸參數(shù)示意圖Fig. 3-3Aschematic diagram of the stepped shaft and its size parameters in two dimension由于階梯軸是彈性體，所以在扭轉(zhuǎn)力矩作用下它會(huì)產(chǎn)生切向變形，通過
【參考文獻(xiàn)】

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1 欒文博;吳光強(qiáng);;汽車變速器階梯軸扭振計(jì)算模態(tài)分析[J];汽車技術(shù);2013年09期

2 趙騫;鄧江華;王海洋;;傳動(dòng)系部件扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)后驅(qū)傳動(dòng)系扭振模態(tài)的影響[J];噪聲與振動(dòng)控制;2011年05期

3 袁晨恒;鄧兆祥;姜艷軍;李進(jìn)超;;轎車傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模型分析與計(jì)算[J];重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年07期

4 劉俊英;張國(guó)勝;蔣伯平;;工程機(jī)械軸類零件的再制造概述[J];工程機(jī)械;2008年01期

5 陳慧玲;;普通軸類零件失效分析[J];金屬熱處理;2007年07期

6 舒歌群;基于扭轉(zhuǎn)彈性波理論的船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系扭振研究[J];船舶力學(xué);2005年05期

7 庾應(yīng)文,袁清珂;軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)計(jì)算方法的研究與分析軟件的開發(fā)[J];機(jī)電工程技術(shù);2005年08期

8 舒歌群,呂興才;內(nèi)燃機(jī)曲軸扭振連續(xù)分布模型的計(jì)算方法[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2004年04期

9 戴娟,夏尊鳳,汪大鵬;軸類零件的失效分析[J];機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2004年03期

10 周瑞平;楊建國(guó);張升平;;船舶推進(jìn)軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)應(yīng)用軟件開發(fā)研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2003年03期

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