电动机-弹性连杆机构系统谐振机理研究

以三相交流电动机-弹性连杆机构系统为研究对象，考虑三相交流电机转子振动偏心时不均匀气隙的气隙磁场对系统的影响，用有限单元法建立了系统的耦合动态方程，并将驱动电机和机构作为一个完整的系统对其谐振机理进行了研究。研究表明：该系统的谐振现象不仅与系统转速有关，而且还与电动机的同步转速有关；该系统的低阶临界转速不仅与系统的固有频率有关，也与电动机的同步转速有关。     

精梳机钳板机构低阶谐振现象及其成因分析

精梳机钳板机构是一平面二自由度七杆机构,运用机构弹性动力学理论分析该机构的低阶谐振现象,并探索其成因。结合钳板机构的实际工况建立动力学方程,利用振型叠加法求解,分析其低阶谐振现象。构建四种方案,从刚体惯性力、加压弹簧恢复力、冲击力三个方面探索钳板机构低阶谐振的成因。结果表明:钳板机构产生低阶谐振的主要原因是加压弹簧恢复力唤起的前三阶振型的简谐共振,刚体惯性力对谐振点响应没有作用但会影响机构的响应值,冲击力对机构响应值以及谐振点响应的影响都不大。     

稳态热度场对转子系统临界转速的影响

汽轮机转子系统在频繁启停时，将产生较大的热应力和热变形，使转子系统的振动特性发生变化。采用有限单元法，利用热-结构-动力学耦合理论，对稳态温度场对某汽轮机转子系统的临界转速的影响进行了探讨。结果表明，随着转子系统轴向温差和径向温差的增大，热变形程度逐渐增大，系统振动的临界转速逐渐降低。稳态温度场对低阶临界转速的影响较大，而对于高阶临界转速的影响较小，特别对第一阶临界转速具有较大的影响，但对各阶临界转速的振型影响很小。在对转子系统的振动研究中，不应当忽略温度的影响。     

基于刚柔耦合模型的干摩擦制动系统振动分析

该文针对制动摩擦颤振现象,建立了摩擦制动装置的刚柔耦合动力学模型,应用伽辽金离散和数值计算,揭示了摩擦块的盘面振动与摩擦盘面外振动间的耦合关系(即内共振条件)对系统振动的影响,并分析摩擦块的颤振特点。分析可知,转速高于临界转速时,由于盘的弹性振动,摩擦块在盘内作近简谐周期运动,转速低于临界转速后,系统产生摩擦-滞滑颤振。运动耦合越强,滞滑-颤振出现的越早,引起的振动也越强烈和复杂。同时,由于盘的弹性振动对摩擦块产生强迫激励,会在一定转速范围内产生共振。     

弹性机匣-滚动轴承双盘碰摩转子系统动力学特性

提出考虑机匣弹性、轴承非线性回转动力激励、机匣与定子间弹性联接和陀螺效应的非对称悬臂双盘转子系统(简称为弹性转子系统)力学模型,利用数值积分方法分析系统在不平衡、轴承回转非线性动力激励和碰摩耦合故障下系统的分叉与混沌行为及幅频特性,分析结果表明:转子偏心矩、阻尼和转子中心与机匣中心之间的间隙对系统碰摩响应的演化规律均有较大的影响,一般情况下系统通向混沌的道路主要是周期3倍分叉,机匣弹性主要影响高阶临界转速,而轴承回转非线性动力激励主要影响低阶临界转速.     

非线性多转子系统动态特性分析的阻抗匹配法

用阻抗匹配法对非线性弹性支承连接或支承的多转子系统进行动力分析的效果令人满意，计算过程简捷，且能清楚地反映各转子的转速、临界转速和弹性支承的非线性动力参数等与整个系统的动态特性之间的联系。     

水中弹性体的特征频率与声特性

对弹性壳体的特征频率与声散射、声辐射的谐振特性进行了对比研究。应用最小势能原理建立弹性体的有限元方程,并结合边界积分方程得到水中弹性体特征方程,采用Lanczos方法直接求解特征频率并进行固有振动模态分析。通过几种弹性壳体的特征频率与声特性的对比,验证了激励源频率在特征频率处会产生较强的谐振散射和谐振辐射,谐振对声特性影响的大小则与激励方式有关。具有附加结构的复杂线形长壳体的固有振动模态表明,低阶振动模态主要是主体部分径向和轴向振动,而附加结构对振动影响较小,但会使前几阶的特征频率偏移;高阶固有振动模态的主体和附加部分都产生形变,但主体的轴向振动是主要特征。     

系泊浮体水弹性分析一阶主坐标的频率特征

介绍了系泊浮体的三维水弹性力学分析方法，给出了作用于弹性浮体的描链系统恢复力刚度系数，建立了系泊浮体的频率三维水弹性运动方程，计算了系泊浮体水弹性运动的一阶主坐标，重点讨论了主坐标的频率特征。表明系泊浮体不但存在高频弹性谐振，而且存在低频刚体谐振及耦合谐振现象。     

整体式弹性环挤压油膜阻尼器结构设计与转子过临界实验研究

航空发动机等高速柔性转子,工作转速过临界。由于存在不可避免的不平衡质量,转子过临界时会发生剧烈共振。通过使用弹性支撑降低转子系统的临界转速,使用挤压油膜阻尼器(SFD)增加支撑阻尼,可以降低转子过临界振动和外传力。将弹性支撑和阻尼器合二为一,开发设计了新型整体式弹性环挤压油膜阻尼器(IERSFD),构建力学模型并分析了减振原理,在实验室搭建了单盘Jeffcott转子,在IERSFD腔室填充不同黏度阻尼液的条件的下,进行了转子过临界实验,结果表明IERSFD可以有效降低转子过临界振动。     

直升机机动飞行对尾传动轴临界转速的影响

直升机的平动分量和尾传动轴的位置参数均不影响传动轴的临界转速,仅直升机的转动分量对传动轴临界转速产生影响。通过几种典型机动飞行分析了直升机各转动分量对尾传动轴临界转速的影响。结果表明:偏航角速度与水平轴的临界转速近似呈抛物线关系,而与尾斜轴的临界转速近似呈线性关系且为左右对称图形;随着尾斜轴倾斜角的增大,对称轴向左偏移;俯仰角速度对尾传动轴临界转速的影响与偏航角速度相同;横滚角速度与水平轴和尾斜轴临界转速之间均呈线性关系,且随尾斜轴倾斜角的增大,对称轴向右偏移;传动轴第二阶临界转速变化曲线的对称轴对应角速度大小近似为第一阶临界转速时的16倍。     

弯扭耦合影响的MEMS扭转谐振器件中的热弹性阻尼

热弹性阻尼作为一种基本的能量耗散机理,对高质量因数的MEMS谐振器件有着重要的影响。因为纯扭转振动不产生热弹性能量耗散,所以过去很少有文献涉及到扭转器件中热弹性阻尼。但是,静电驱动的扭转谐振器件中通常存在弯扭耦合现象,其中弯曲振动的部分不可避免的产生热弹性阻尼。针对具有弯扭耦合的MEMS扭转谐振器件,给出一种热弹性阻尼解析模型。首先考虑弯扭耦合效应,利用MEMS扭转谐振器件的静态平衡方程和动力学方程,得到线性振动方程,然后根据热传导方程和LR理论推导出热弹性阻尼的解析模型。将解析模型与FEM仿真结果及实验数据比较,证实了理论的可行性并揭示了热弹性阻尼在内部耗散中的重要性。通过对解析模型特性的研究,分析了谐振器件几何尺寸对热弹性阻尼的影响关系。     

转子系统瞬态不平衡响应的有限元分析

推导了简单Jeffcott转子几何中心运动的解析表达式及转子系统瞬态振动的幅值，详细讨论了转子系统通过临界转速时初始条件引起的瞬态振动、同频振动和伴随自由振动的特性以及阻尼和启动加速度对系统瞬态响应的影响。此外建立了弹性转子系统的有限元模型，通过直接积分法求得系统的瞬态响应．得到系统通过临界转速时的共振幅值，并与试验取得一致的结果。本文的分析对工程中合理地进行转子系统参数设计，考虑共振区的迟滞现象。尽可能错开转子系统固有频率和工作转速频率提供一定的理论参考。     

开闭裂纹挠性转子动特性研究

采用裂纹深度修正的非线性开闭裂纹模型 ,研究涡动影响下挠性裂纹转子的动力学行为。数值仿真表明 :裂纹深度与非线性响应之间有比较确定的关系。随着裂纹深度增加 ,裂纹转子会在 m/ n倍临界转速附近出现次谐波分叉现象和拟周期运动 ;在亚临界转速范围内 ,系统在 2 / 3倍临界转速处可通过倍周期分叉途径进入混沌状态 ;在超临界转速范围内 ,1、2倍临界转速的不稳定区不断扩大 ,非线性因素抑制作用使系统产生周期跳变、倍分叉和混沌等非线性力学行为 ;阻尼对系统响应有很大影响。     

2N和N+1支撑三跨转子在三种联轴器下的振动特性实验研究

针对2N和N+1支撑转子轴系通过临界转速时振动过大的问题,搭建了2N(三跨六支撑)和N+1支撑(三跨四支撑)轴系实验台,模拟开机启动过程,试验研究两实验台轴系分别使用刚性、膜片和弹性联轴器时的振动特性。结果表明,N+1支撑方式可降低原2N支撑轴系对应的临界转速,且N+1支撑轴系各转轴的耦合更为强烈,容易激起相邻转轴的振动。使用刚性较小的联轴器时,2N和N+1支撑轴系振动均趋于平稳,说明轴系的耦合减弱,如2N支撑轴系测点1使用弹性联轴器时相比于使用刚性联轴器时在临界转速附近振动幅值降幅达50%。     

旋转柔性梁的动力学建模及分析

基于一次近似理论，采用弧坐标分量和Cartesian坐标分量共同描述柔性梁的变形场，并采用Green应变张量描述应变能，用Hamilton原理建立系统动力学方程。揭示产生动力刚化现象的力学本质。采用有限元方法进行离散，基于数值实验系统地研究旋转柔性梁的动力刚化现象。计算表明，旋转柔性梁的横向固有频率随旋转角速度和中心刚体半径的增大而增大．从而只存在一阶临界转速，且当中心刚体半径超过临界半径时．不存在临界转速。     

轴类零件动态测量时临界转速的确定

本文讨论了轴类零件测量时临界转速的确定，根据工件转动时不产生爬行的条件及测端与工件保持接触的条件，给出了最低与最高临界转速的计算公式。     

高速永磁电机机组轴系临界转速及振动模态

对于高速电机机组而言,在设计阶段准确预测转子动态特性,尽量减小发生故障的可能性是至关重要的。该文用有限元分析及实验方法计算由柔性联轴器耦合的多跨转子轴系临界转速及振动模态,用有限元软件的弹簧单元模拟弹性联轴器的轴向、径向及扭转刚度,分析联轴器刚度、结构参数对轴系临界转速的影响。研究表明:轴系临界转速及振动模态不同于单转子,可以通过改变膜片的刚度、结构参数等来调整系统某些阶次的临界转速,使转子具有良好的动态特性。     

旋转圆柱气动特性的雷诺数效应研究EI北大核心CSCD

流体流过旋转圆柱形成的不对称流场会在圆柱上产生侧向流致力(升力),这种流致力在航海和风能利用方面有很广的应用前景,旋转圆柱气动力特性的研究对这些应用有重要的意义。通过测量旋转圆柱体在不同转速和风速下的气动力和尾流场,讨论了不同雷诺数范围旋转圆柱的气动特性。结果表明雷诺数是影响旋转圆柱气动力的重要因素:亚临界区旋转圆柱的侧向力主要体现为马格努斯效应,升力指向切向速度与风速相同一侧,随着转速比的增大而增大;在临界区,圆柱的转动会诱发流体在切向速度与风速相反一侧形成再附现象,形成指向该侧的升力,随着转速的提高,升力不会发生明显变化。此外,雷诺数效应会受到转速的影响:随着转速提高,发生阻力损失的雷诺数会变小,出现再附现象的雷诺数范围变大。     

高速柔性转子临界转速随支承刚度的变化规律

建立某小型涡扇发动机低压转子的有限元分析模型,用SAMCEF/ROTOR分析软件对不同支承刚度条件下低压转子的临界转速系统地进行计算分析,揭示压转子的前三阶临界转速随各支承刚度的变化规律,为低压转子的临界转速设计和基于支承刚度的临界转速调整提供了参考依据。     

光电经纬仪结构动态特性研究

光电经纬仪的结构动态特性是设计光电经纬仪的重要依据。用临界转速法建立了光电经纬仪的结构动态特性模型,讨论了光电经纬仪转速与轴系横向振动固有频率的关系:光电经纬仪的临界转速在数值上与经纬仪横向自由振动的固有频率相同,且光电经纬仪的固有频率只与其轴系挠度的平方根成反比。研究表明,提高光电经纬仪伺服控制系统带宽有4个途径:1) 增大光电经纬仪的固有频率;2) 对结构谐振进行补偿;3) 使用电流反馈;4) 使用加速度和速度反馈等。