本文關鍵詞：陀螺儀轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)作為單框架控制力矩陀螺的核心部件,是控制力矩陀螺能否正常工作且精確的完成任務的關鍵,因此需要對力矩陀螺的轉(zhuǎn)子部分進行動力學分析,本課題的研究對象是某型號力矩陀螺的軸承轉(zhuǎn)子組件組成的轉(zhuǎn)子系統(tǒng),研究重點分為兩部分：對滾動軸承剛度的計算方法的研究和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在Workbench軟件中進行動力學分析得到結(jié)構的動力學特征。 軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學的重要部分就是軸承的性能,滾動軸承由于其獨有的優(yōu)勢廣泛應用在旋轉(zhuǎn)機械中,同時軸承的選擇也關系到了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速分布的合理性、穩(wěn)定性以及在跨越各個臨界轉(zhuǎn)速時是否順利。影響軸承性能的因素有很多,其中軸承剛度是最重要的性能指標,本文通過現(xiàn)有的軸承靜剛度和動剛度計算方式,在確定軸承參數(shù)的條件下,計算出控制力矩陀螺高速主軸支承軸承的剛度,為后續(xù)的計算打下基礎。 控制力矩陀螺的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在設計過程中需要利用有限元法對結(jié)構及其穩(wěn)定性進行動力學分析,包括以下幾部分： 首先,介紹有限元法基礎理論和有限元方法在結(jié)構動力學中的應用,以此提出針對控制力矩陀螺轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學分析方案,這樣就可以為后續(xù)的分析計算提供了理論基礎和指導。 其次,為軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的有限元做準備工作。簡要介紹力矩陀螺的結(jié)構和工作原理,以此建立轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的有限元單元模型和邊界條件。結(jié)合第2章對滾動軸承剛度的闡述,提出在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一定時軸承剛度為定值,以此計算出彈簧的軸向剛度和徑向剛度。 最后,在Workbench軟件中進行轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行動力學特征分析,包括結(jié)構的模態(tài)分析和隨機振動分析,以此得到轉(zhuǎn)子結(jié)構的動力學特征,接著利用現(xiàn)有的分析模塊進行大量計算來對轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速進行校核,在總結(jié)部分對轉(zhuǎn)子結(jié)構的動力學特征進行討論。
【關鍵詞】：軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng) 軸承剛度 有限元法 動力學分析
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH113
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題背景和意義9-10
• 1.2 軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)研究的內(nèi)容與現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)研究的內(nèi)容10-11
• 1.2.2 軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)研究的現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文主要研究的內(nèi)容13-15
• 第二章 滾動軸承動力學特性的理論和方法15-25
• 2.1 引言15
• 2.2 赫茲接觸理論經(jīng)典解15-18
• 2.3 滾動軸承中滾動體的運動18-19
• 2.4 滾動軸承剛度的計算方法19-23
• 2.4.1 滾動軸承靜剛度的計算方法19-21
• 2.4.2 滾動軸承動剛度的計算方法21-23
• 2.5 阻尼23-24
• 2.6 本章小結(jié)24-25
• 第三章 陀螺轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有限元法的理論基礎25-29
• 3.1 引言25
• 3.2 有限元方法的理論基礎25-26
• 3.3 有限元法在結(jié)構動力學分析中的應用26-27
• 3.4 陀螺轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的有限元分析方案27-28
• 3.5 本章小結(jié)28-29
• 第四章 軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有限元分析準備工作29-40
• 4.1 引言29
• 4.2 研究對象-力矩陀螺簡介29-31
• 4.3 Workbench軟件簡介31-32
• 4.4 建立轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的有限元模型32-35
• 4.4.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)幾何模型32
• 4.4.2 軸承的等效幾何模型32-33
• 4.4.3 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的材料屬性33-34
• 4.4.4 網(wǎng)格劃分34-35
• 4.5 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的邊界條件35-36
• 4.6 彈簧剛度的計算36-39
• 4.6.1 預緊力的計算36-37
• 4.6.2 滾動體滾動體的離心力的計算37
• 4.6.3 單根彈簧剛度的計算方式37-38
• 4.6.4 彈簧剛度的計算結(jié)果38-39
• 4.7 本章小結(jié)39-40
• 第五章 力矩陀螺轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學分析40-56
• 5.1 引言40
• 5.2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的模態(tài)分析40-42
• 5.2.1 實特征值分析的理論基礎40-41
• 5.2.2 模態(tài)有效質(zhì)量分析的理論基礎41-42
• 5.2.3 求解方法42
• 5.3 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模態(tài)分析結(jié)果42-46
• 5.3.1 模態(tài)固有頻率42
• 5.3.2 模態(tài)有效質(zhì)量42-44
• 5.3.3 模態(tài)振型44-46
• 5.4 隨機振動分析46-55
• 5.4.1 隨機振動理論基礎46-47
• 5.4.2 隨機振動分析過程47-49
• 5.4.3 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)隨機振動分析結(jié)果49-55
• 5.5 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學結(jié)論55-56
• 第六章 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的校核和建議56-62
• 6.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速校核56-58
• 6.1.1 校核過程設計56-57
• 6.1.2 計算結(jié)果及結(jié)論57-58
• 6.2 軸承剛度校核58-61
• 6.2.1 滾動軸承動剛度的簡化計算流程58-60
• 6.2.2 計算結(jié)果及結(jié)論60-61
• 6.3 本章小結(jié)61-62
• 第七章 總結(jié)及展望62-64
• 參考文獻64-67
• 致謝67-68
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表學術論文68

【參考文獻】

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本文編號：283688