本文關(guān)鍵詞：球軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)變?nèi)岫日駝?dòng)的分岔與滯后行為

  更多相關(guān)文章： 球軸承 VC振動(dòng) 非線性動(dòng)力學(xué) HB-AFT方法 接觸共振 分岔機(jī)理

【摘要】：滾動(dòng)軸承包含三類基本的非線性因素即變?nèi)岫?varying compliance,VC)、軸承游隙以及滾珠與滾道之間的赫茲接觸,因此軸承及其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)本質(zhì)上屬于非線性系統(tǒng)。大量研究指出軸承非線性可以給轉(zhuǎn)子系統(tǒng)帶來豐富的非線性運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特征比如超諧、亞諧振動(dòng)、雙穩(wěn)態(tài)乃至混沌行為,這對于軸承及其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性及疲勞壽命有重要的影響。滾動(dòng)軸承變?nèi)岫仁怯捎谳S承在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滾珠隨保持架公轉(zhuǎn)過程中軸承承載區(qū)周期性時(shí)變引起的,因而滾動(dòng)軸承VC振動(dòng)是軸承系統(tǒng)不可避免的參激振動(dòng)源。研究滾動(dòng)軸承的VC振動(dòng)以及軸承間隙和接觸非線性對VC振動(dòng)的影響對于揭示軸承作為非線性機(jī)械件對其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的作用有重要的意義,而且相關(guān)研究有助于軸承自身參數(shù)的動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)。軸承及其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的滯后突跳行為是軸承支承非線性可以誘發(fā)的典型非線性振動(dòng)現(xiàn)象,其滯后沖擊作用對系統(tǒng)構(gòu)件的裂紋衍生和疲勞壽命都有直接影響,因此在理論和工程技術(shù)領(lǐng)域軸承VC振動(dòng)滯后突跳行為都被充分重視與研究。另外,由于軸承及其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包含豐富的分岔與混沌振動(dòng)特征,很多學(xué)者針對不同軸承型號、各類軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性響應(yīng)特征進(jìn)行了計(jì)算,可是對于其產(chǎn)生的物理機(jī)理研究較少,比如對滾動(dòng)軸承典型的振動(dòng)陣發(fā)性的內(nèi)在機(jī)制研究幾乎沒有�？傊�,有關(guān)滾動(dòng)軸承系統(tǒng)的本質(zhì)非線性特征的研究還有待深入展開。由于軸承是一個(gè)復(fù)雜的包括描述各個(gè)滾珠與滾道接觸與否的多分段、強(qiáng)非線性系統(tǒng),傳統(tǒng)的解析研究方法對該系統(tǒng)分析是有極大困難的。以經(jīng)典的諧波平衡法為基礎(chǔ)發(fā)展而來的半解析半數(shù)值的諧波平衡-頻時(shí)轉(zhuǎn)換(harmonic balance and alternating frequency/time domain,簡稱HB-AFT)法中的AFT技術(shù)可以避開對微分方程中復(fù)雜非線性項(xiàng)的積分、級數(shù)展開和截?cái)嗟冉馕鎏幚磉^程,所以能夠方便求得非線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)諧波響應(yīng)。因此我們采用HB-AFT方法對球軸承VC振動(dòng)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的演化過程進(jìn)行了深入分析。對于包含赫茲接觸非線性、軸承間隙非線性的經(jīng)典兩自由度深溝球軸承模型的VC振動(dòng),本文從以下幾方面進(jìn)行了研究工作:1.以HB-AFT方法為基本研究手段,并基于同倫延拓技術(shù),實(shí)現(xiàn)對球軸承系統(tǒng)VC振動(dòng)的周期解分枝的自動(dòng)追蹤,并嘗試把HB-AFT方法與Hsu求解Floquet穩(wěn)定性的算法結(jié)合起來。該求解策略避開了微分方程的數(shù)值積分計(jì)算,給出從求解系統(tǒng)VC周期響應(yīng)及其穩(wěn)定性分析的全套頻域方法,從而實(shí)現(xiàn)快速而精確的對系統(tǒng)VC振動(dòng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)及其分岔行為的分析。2.接觸共振可以給系統(tǒng)帶來軟的滯后跳躍行為,本文將提出滾動(dòng)軸承赫茲接觸共振的概念,并對滾動(dòng)軸承接觸共振展開深入研究,分析軸承VC振動(dòng)突跳行為的內(nèi)在機(jī)理及其影響因素。3.從耦合內(nèi)共振角度,研究軸承VC振動(dòng)在一階共振區(qū)常見的倍周期分岔的觸發(fā)機(jī)制,進(jìn)而闡明在該共振區(qū)發(fā)生倍周期分岔后伴隨更為復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的原因,并且分析軸承間隙對軸承系統(tǒng)耦合作用的影響。4.給出軸承VC振動(dòng)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生及演化過程,對球軸承VC振動(dòng)從周期運(yùn)動(dòng)到準(zhǔn)周期運(yùn)動(dòng)乃至混沌的分岔機(jī)理進(jìn)行細(xì)化研究,進(jìn)而探索其振動(dòng)陣發(fā)性等混沌行為產(chǎn)生機(jī)制�？傊�,本文從非線性動(dòng)力學(xué)角度出發(fā),基于國內(nèi)外近年來大量研究工作展開,涉及到軸承VC振動(dòng)的滯后突跳、分岔和混沌運(yùn)動(dòng)這些典型的非線性行為以及相關(guān)分析方法等多個(gè)目前該領(lǐng)域的前沿問題,并且試圖深入研究系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)響應(yīng)及其分岔、混沌行為的耦合作用機(jī)理,相信相關(guān)結(jié)果對于軸承乃至軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的復(fù)雜非線性振動(dòng)的機(jī)理探索和方法研究具有一定的價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：球軸承 VC振動(dòng) 非線性動(dòng)力學(xué) HB-AFT方法 接觸共振 分岔機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O322
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-30
• 1.1 課題來源及研究的目的和意義13-15
• 1.1.1 課題來源13
• 1.1.2 研究目的與意義13-15
• 1.2 滾動(dòng)軸承動(dòng)力學(xué)研究模型概述15-17
• 1.3 滾動(dòng)軸承非線性及其VC振動(dòng)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 赫茲接觸共振及其滯后行為研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 動(dòng)力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)求解及HB-AFT方法概述21-25
• 1.5.1 常微分方程穩(wěn)態(tài)響應(yīng)求解方法概述21-23
• 1.5.2 HB-AFT方法及其發(fā)展概述23-25
• 1.6 參激系統(tǒng)的穩(wěn)定性及單值矩陣的計(jì)算25-28
• 1.6.1 參激系統(tǒng)的Floquet穩(wěn)定性25-27
• 1.6.2 單值矩陣的計(jì)算27-28
• 1.7 本文的主要研究內(nèi)容28-30
• 第2章 周期響應(yīng)分析的HBM-Hsu方法30-46
• 2.1 引言30
• 2.2 球軸承VC振動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程30-32
• 2.3 HB-AFT方法求解系統(tǒng)VC周期響應(yīng)32-35
• 2.4 系統(tǒng)VC周期響應(yīng)的穩(wěn)定性分析35-38
• 2.5 高速球軸承VC振動(dòng)與分岔行為38-44
• 2.5.1 數(shù)值積分方法及計(jì)算模型有效性驗(yàn)證38-39
• 2.5.2 SKF6002球軸承VC周期1運(yùn)動(dòng)及其穩(wěn)定性39-41
• 2.5.3 SKF6002球軸承VC周期2運(yùn)動(dòng)及其穩(wěn)定性41-44
• 2.6 本章小結(jié)44-46
• 第3章 球軸承VC振動(dòng)的接觸共振與滯后行為46-63
• 3.1 引言46
• 3.2 球軸承的接觸共振條件46-48
• 3.3 嵌入弧長延拓的HB-AFT方法48-51
• 3.4 球軸承VC振動(dòng)接觸主共振研究51-62
• 3.4.1 VC振動(dòng)接觸共振的滯后行為51-56
• 3.4.2 滯后行為的影響因素分析56-59
• 3.4.3 共振區(qū)間VC周期運(yùn)動(dòng)的分岔行為59-62
• 3.5 本章小結(jié)62-63
• 第4章 球軸承VC振動(dòng)分岔機(jī)理及其混沌運(yùn)動(dòng)63-85
• 4.1 引言63
• 4.2 軸承VC振動(dòng)倍周期分岔機(jī)理研究63-70
• 4.3 軸承VC振動(dòng)通向混沌運(yùn)動(dòng)的途徑70-81
• 4.3.1 準(zhǔn)周期解環(huán)面倍化混沌71-76
• 4.3.2 陣發(fā)III型混沌76-79
• 4.3.3 VC混沌振動(dòng)的激變行為79-81
• 4.4 軸承間隙對內(nèi)共振的影響81-83
• 4.5 本章小結(jié)83-85
• 結(jié)論85-88
• 參考文獻(xiàn)88-97
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果97-99
• 致謝99-100
• 個(gè)人簡歷100

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王龍;;三自由度含間隙塑性碰撞振動(dòng)系統(tǒng)的分岔與混沌[J];機(jī)械;2014年01期

2 冷淑香,崔穎,黃文虎,劉占生,夏松波;線性與非線性油膜力模型下轉(zhuǎn)子振動(dòng)穩(wěn)定性對比研究[J];汽輪機(jī)技術(shù);2003年05期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 馬震岳;張雷克;;非線性轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究現(xiàn)狀與展望[A];水電設(shè)備的研究與實(shí)踐——第十七次中國水電設(shè)備學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2009年

2 劉華;李占峰;趙薇;;基于小波模糊網(wǎng)絡(luò)的汽輪機(jī)組振動(dòng)故障診斷[A];2009中國控制與決策會(huì)議論文集（3）[C];2009年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 胡清華;軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)分析與優(yōu)化研究[D];大連理工大學(xué);2011年

2 曹樹謙;高維復(fù)雜轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)的若干現(xiàn)代問題研究[D];天津大學(xué);2003年

3 丁千;材料阻尼、密封力激勵(lì)下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)失穩(wěn)機(jī)理的非線性分析[D];天津大學(xué);1997年

4 姚紅良;故障旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)力學(xué)及診斷技術(shù)中若干問題的研究[D];東北大學(xué);2006年

5 周艷;非線性動(dòng)力系統(tǒng)雙Hopf分叉及在工程中的應(yīng)用[D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

6 李超;一類碰撞振動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 郎需光;Jeffcott轉(zhuǎn)子系統(tǒng)油膜失穩(wěn)的可靠性及靈敏度分析[D];吉林大學(xué);2006年

2 李健;非光滑動(dòng)力系統(tǒng)胞映射計(jì)算方法和粘滯運(yùn)動(dòng)研究[D];湖南大學(xué);2007年

3 宋曉光;齒輪滾動(dòng)軸承柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)多故障耦合機(jī)理及辨識研究[D];華東理工大學(xué);2013年

4 黃志東;碰撞振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究[D];蘭州交通大學(xué);2013年

5 王明軒;非光滑機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究[D];蘭州交通大學(xué);2013年

6 蘇芳;一類含間隙機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究[D];蘭州交通大學(xué);2013年

7 姜春霞;振動(dòng)沖擊系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)及其在軌道車輛中的應(yīng)用[D];蘭州交通大學(xué);2014年

8 趙琳燕;分段光滑機(jī)械系統(tǒng)的周期振動(dòng)與分岔[D];蘭州交通大學(xué);2014年

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本文編號：1014310