非线性弹性碰摩转子周期运动稳定性分析

在同时考虑轴承油膜力、转轴非线性弹性力和碰摩发生时转静件间的相对速度对非线性摩擦力的影响基础上,构造了具有碰摩故障转子-轴承系统的动力学模型。利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet理论,研究了系统周期运动的稳定性,分析了非线性摩擦力对系统动力学特性的影响。     

碰摩转子-滑动轴承系统的分岔与混沌

以采用短轴承模型的4自由度碰摩转子滑动轴承系统为力学模型,以转子角速度比、无量纲转子质量不平衡量、静子与转子刚度比和静子与转子间的动滑动摩擦因数为参变量,运用数值方法结合Floquet理论,研究系统稳态同步运动的分岔特性．在一定的参数域内得到系统的倍周期分岔和Hopf分岔的分岔参数曲面,证实分岔后混沌运动的存在。研究结果表明：大的静子转子刚度比或大的静子与转子间的动滑动摩擦因数均易于导致系统结构失稳,表现为它们均存在各自的临界值,超过这个临界值后,系统的稳定同步运动参数区域急剧缩小,在原先的稳定同步运动参数区域内将产生包括混沌运动在内的复杂运动。     

非线性转子系统碰摩的分岔与混沌研究

以线性项和立方项之和来表示转轴材料的物理非线性因素,建立了具有非线性刚度轴支撑的转子系统局部碰摩的动力学模型,利用数值积分和Poincaré映射方法,对转子系统由于局部碰摩故障导致的非线性动力学行为进行了研究,给出了系统响应随转子转动频率比和偏心量变化的分岔图和最大Lyapunov指数图,以及一些典型的Poincaré截面图、相平面图、轴心轨迹和幅值谱图等,从中发现此类非线性振动系统具有周期、拟周期和混沌等复杂的动力学行为,研究结果为此类系统的安全运行和有效识别转子故障提供了理论参考。     

局部碰摩转子系统的分岔与混沌形成过程

建立了一类具有非线性刚度的局部碰摩转子系统模型,用数值积分和Poincaré映射方法研究了该系统随频率比和阻尼比参数变化的分岔与混沌行为.通过分岔图、Poincaré映射图揭示了该系统存在Hopf分岔、周期3倍周期分岔、锁相、阵发性切分岔等非线性动力学行为,研究结果揭示了碰摩转子系统中一些复杂的非线性现象,为转子系统的故障诊断、振动控制、安全运行及早期预测提供了理论参考.     

碰摩微转子系统稳定性与分岔行为分析

微型旋转机械是MEMS中的重要动力源之一,微转子作为系统的主要驱动部件,其动力学特性直接影响到整个系统的稳定性和可靠性。本文以Jeffcott微转子系统为研究对象,建立微转子系统的碰摩力模型和系动微分方程,应用微分方程稳定性和分岔理论,分析微转子碰摩解的稳定性与分岔特性及系统参数对稳定域的影响。结果表明:微转子转动角频率、偏心量、静子径向刚度、阻尼系数及摩擦系数等系统参数是影响MEMS微转子系统稳定性的主要因素。     

单盘柔性碰摩转子系统的非线性动力学特性分析

摩擦中的转子系统由于其强非线性动力学特性,表现出倍周期分岔、概周期运动和混沌等复杂现象.基于单盘柔性Jeffcott转子系统的力学模型,采用变步长四阶Runge-Kutta法进行数值仿真计算,通过运用周期分岔图、轴心轨迹图、Poincaré截面图及最大碰摩力示意图,研究了系统的模型参数与其动力学特性的本质关系.计算结果...     

裂纹-碰摩转子-轴承系统周期运动稳定性

建立了含有裂纹-碰摩耦合故障转子轴承系统的动力学模型,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和F loquet理论,研究了系统周期运动的稳定性。发现碰摩转子-轴承系统在不同的转速下会发生鞍结分岔、倍周期分岔和Hopf分岔等现象,裂纹-碰摩耦合故障转子-轴承系统具有不同于单一故障的独特的动力学特性。研究结果为转子-轴承系统故障诊断和安全运行提供了一定的参考。     

非线性刚度碰摩转子系统的分岔与混沌演化

建立一类具有非线性刚度的局部碰摩转子系统模型,用数值积分和Poincaré映射方法研究该系统随不平衡量和刚度比参数变化的分岔与混沌演化过程.通过分岔图、Poincaré映射图揭示该系统存在Neimark-sacker分岔、倍周期分岔、锁相、阵发性切分岔等非线性动力学行为,研究结果揭示碰摩转子系统中一些复杂的非线性现象,为转子系统的故障诊断、振动控制、安全运行及早期预测提供理论参考.     

碰摩故障多自由度转子—轴承系统周期运动稳定性研究

以有限元理论为基础,建立考虑诸如非线性油膜力、陀螺效应等因素的碰摩故障转子—轴承系统多自由度模型,应用与Newmark法结合的打靶法分析碰摩故障多自由度转子—轴承系统的周期运动稳定性。研究系统随系统偏心距、碰摩间隙、碰摩摩擦因数、碰摩刚度等影响因素的失稳分岔规律。研究发现,小偏心距下系统发生hopf分岔失稳,而大偏心距下系统发生倍周期分岔失稳。减小系统的碰摩间隙、增大系统的摩擦因数或增大系统的碰摩刚度,将影响油膜涡动的形成,使系统失稳转速升高;对于轻度碰摩情况,系统分岔形式和失稳转速可能不发生改变,但对于重度碰摩情况,分岔形式和失稳转速将发生很大的变化。研究为相关转子—轴承系统故障诊断、振动控制及稳定性设计提供理论参考。     

双跨松动—碰摩转子—轴承系统周期运动稳定性

建立带有支承松动—碰摩耦合故障的具有三轴承支承的双跨弹性转子系统的动力学模型,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet理论,研究系统周期运动的稳定性及失稳规律。双跨松动转子系统以鞍结分岔形式失稳,双跨碰摩转子系统则以Hopf分岔形式失稳,松动故障对松动—碰摩耦合故障转子—轴承系统稳定性的影响起主要作用,系统以鞍结分岔的形式失稳;在不同转速下,耦合故障转子—轴承系统会出现鞍结分岔、Hopf分岔和倍周期分岔等多种分岔形式。研究结果为有效识别转子—轴承系统的基础松动故障提供一定的参考。     

冲击振动落砂机的周期运动稳定性与分叉

通过理论分析和数值仿真,研究了冲击振动落砂机周期运动的稳定性与局部分叉,揭示了冲击振动落砂机周期运动经概周期分叉和倍周期分叉向混沌的演化过程。周期运动的稳定性与分叉研究可以为冲击振动落砂机的动力学优化设计提供理论依据。     

转子系统支承松动的分岔特性与故障诊断

滚动轴承转子系统支承松动故障是旋转机械故障中常见且危害较大的故障,针对滚动轴承转子系统支承松动故障,考虑轴承松动间隙的非线性情况,以转子动力学、Hertz理论和非线性动力学理论为基础,建立含支承松动的转子系统动力学模型.通过数值仿真研究转子系统在松动间隙扩展时显示的分岔和混沌运动等复杂动力学现象及变化规律,研究表明,支承松动的转子系统在较低的转速和较小的间隙下也会出现混沌运动.这些结论为该类故障的工程诊断提供依据.     

永磁电动机转子非线性动力特性

以转子动力学和非线性动力学为基础,建立永磁电动机转子系统的非线性模型,用数值方法得到系统在特殊参数域中的分叉图、相图、轴心轨迹、Poincarě截面图、功率谱以及幅值谱。分析表明,磁拉力刚度是影响永磁电动机转子系统动力学特性的重要因素之一,由于轴承非线性引起的永磁电动机转子响应随着磁拉力刚度的增加而增加,为此在设计永磁电动机的过程中应尽量减小磁拉力。偏心、电机转速的变化均会使电机转子产生混沌运动而导致转子失稳,电机转速的微小变化可能使转子响应产生辐值跳跃现象,使电动机振动突然变剧而遭破坏。     

非线性轴承-转子系统的稳定性和分岔

研究了非解析径向椭圆轴承支承的转子系统的稳定性和分岔。考虑了转动惯量的影响,利用非线性油膜力以增加数值计算的精度。在不需要额外再解Reynolds方程的情况下,采用等参有限元法,求解了具有Reynolds边值条件的流体润滑椭圆型变分约束方程,使得动力积分过程中所需非线性油膜力及其Jacobian矩阵能够同时计算完成并且具有足够且协调一致的精度。在稳定性分析中,运用打靶法和轨迹预测追踪算法研究了系统非线性不平衡响应,结合Floquet理论研究了随着轴承设计参数改变时非线性轴承—转子系统T周期运动的局部稳定性和分岔行为。     

椭圆轴承-转子系统非线性运动及稳定性分析

运行中的轴承—转子系统,由于油膜出现气穴,存在破裂区域,此时Reynolds方程的变分形式已不能满足。基于变分约束原理,按照油膜的物理特性,在动力积分、迭代过程中实时形成修正的Reynolds方程变分形式的有限元方程及其扰动方程,在不增加计算量的情况下,同时求得了非线性油膜力及其Jacobian矩阵,并且使其具有相互协调一致的精度。将预估—校正机理和Newton-Raphson方法相结合给出了一种轴承—转子系统Hopf分岔点所对应线性失稳转速及轴承动力学系数的计算方法。将时间尺度引入PNF(Poincare-Newton-Floquetl方法求得了系统Hopf分岔极限环解及其涡动周期,判断了该解的稳定性。基于PNF法及将延续算法和PNF法相结合的轨迹预测追踪算法研究了系统非线性不平衡周期响应,结合Floquet理论分析了非线性轴承—转子系统T周期运动的局部稳定性和分岔行为。运用Lyapunov指数分析了系统响应的混沌现象。数值结果展现了系统响应具有丰富复杂的周期、拟周期、多解共存、跳跃和混沌等非线性现象。     

间隙非线性齿轮系统周期解结构及其稳定性研究

基于含有间隙的单自由度齿轮系统非线性动力学模型,运用伪不动点追踪法探讨了系统状态空间中同时存在的多重周期解,研究了阻尼参数和激励频率变化时系统周期解结构的变化,并进一步由预测—校正算法研究了各周期解的稳定性及分岔情况。研究结果表明,伪不动点追踪法可以有效地用于求解非线性动力系统的多重周期解结构,并可为周期运动的稳定性和分岔规律的研究提供良好的迭代初值,而系统的稳定性分岔规律则有助于更加细致地研究通向混沌的途径。     

基于Taylor变换法的转子系统分岔与稳定性研究

对双盘转子系统的非线性动力学模型，引入求解非线性微分方程的Taylor变换法，分析转子振动系统动力学特性以及激振频率等参数对系统的影响，利用非线性动力学分析中的打靶法求该系统的周期解，并利用Floquet主导特征乘子判断不同周期轨道的失稳方式。结果表明，考虑非线性油膜力影响后，转子系统的运动状态随转速增加由周期至二倍周期再至周期再至拟周期，或者经周期运动直接至混沌运动．不平衡质量影响转子系统的分岔阈值和分岔类型，阻尼对分岔阈值和系统的运动稳定性有一定的影响。     

电动汽车稀土永磁电动机驱动系统

为满足电动汽车驱动要求,研制出以稀土永磁电动机及其控制技术为核心的一种电动汽车动力驱动系统,在电动汽车上应用一种全新的牵引电动机自动控制模式。与此电动机相匹配研制出一种结构简单、性能匹配优良的线控两挡行星齿轮变速器。就电动机驱动系统力矩特性对电动汽车纵向舒适性的影响进行初步分析。在自动弱磁的控制策略下,续流增磁稀土永磁电动机系统可以满足电动汽车对驱动系统的要求。电动机与两挡变速箱匹配,可保证驱动系统工作效率在全车速范围内稳定在较高水平。     

含间隙振动系统的周期运动和分岔

研究了一类多自由度含间隙振动系统的动态响应,根据碰撞条件和由碰撞规律所确定的衔接条件求得系统的对称型周期碰撞运动及相关Poincare映射,讨论了该映射不动点的稳定性与局部分岔。用一个2自由度含间隙振动系统阐述了方法的有效性,分析了对称型周期碰撞运动稳定性、分岔、擦边奇异性和混沌形成过程。通过数值仿真研究了铁道车辆轮对的横向周期碰撞振动,分析了轮对对称型周期碰撞运动的叉式分岔和擦边映射奇异性。     

电磁辅助支承非线性系统的稳定性分析

对电磁执行器直接安装在主支承上的一种新型支承结构--电磁辅助支承系统的稳定性进行研究.首先分析一模拟的单自由度电磁辅助支承系统,建立非线性运动方程,采用相平面法进行分析;然后采用数值分析方法分析多自由度电磁辅助支承系统.分析结果表明, 在电磁执行器作用期间,转子系统处于一种局部稳定状态,其振动不能超过所允许的最大振动值.而该转子系统允许的最大振动值受静态励磁电流Ib的影响较大,受P控制参数的影响较小.