基于三维连续模型的阶梯轴扭转振动分析
发布时间：2020-10-27 19:28
阶梯轴是机械设备中的重要零部件,分析阶梯轴在运行过程中的扭转振动响应,对于及时发现阶梯轴及附属轴承的故障,保障设备的正常运行具有十分重要的意义。阶梯轴扭曲振动的早期研究产生了多种方法,其中集中参数模型由于模型的过度简化会产生较大误差,而一维扭振模型则由于在中高频时扭振波长可能小于轴径而导致一些模态无法预测。为了更准确地分析阶梯轴的扭振响应,本文基于圆形截面轴三维扭转振动的早期研究成果进一步推导出含有未知系数的三维轴切向位移表达式,并根据阶梯轴耦合界面的连续条件,建立连续阶梯轴的三维扭转振动数学模型。通过矩阵运算求解傅里叶-贝塞尔系数向量并确定切向位移表达式的系数,从而得到阶梯轴三维扭转振动响应解。同时,通过有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立相应的三维模型以验证三维阶梯轴扭振模型的准确性。通过对比在同样扭矩作用下阶梯轴的理论计算结果和有限元分析结果可以看到随着切向位移表达式中傅里叶-贝塞尔级数项数的增加,理论计算结果和有限元分析结果越来越接近。通过对比扭矩施加在不同位置时阶梯轴扭转振动响应的理论计算结果,证明了阶梯轴数学模型的有效性。作用在阶梯轴上的扭矩可以理解为由转子偏心质量引起,通过对比偏心质量不同时阶梯轴的扭转振动响应,验证了基于三维模型的扭转振动理论计算方法对于外部激励变化的灵敏性,同时根据偏心质量引起的离心力计算了阶梯轴两端轴承的受力。该理论模型可以用于分析转子系统的扭转振动并用于预测转子系统两端轴承的振动响应用于轴承故障诊断。
【学位单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH113.1
【部分图文】：
青 岛 理 工 大 学 工 学 硕 士 学 位 论 文章 离散模型在曲轴扭转振动分析中的件扭转振动分析的初期，我们应用离散弹簧-质量模型析并将理论计算结果和有限元分析结果作对比，以验振动时的准确性。散模型的曲轴数学建模及理论推导 缸柴油发动机（如图 2-1 所示）为研究对象，在柴油发个高温压力传感器以便实时监控 4#汽缸内气体压力的类型的传感器（比如声发射传感器）在该分析中没有。
青 岛 理 工 大 学 工 学 硕 士 学 位 论 文 阶梯轴扭转振动数学建模及理一维扭转振动理论计算阶梯轴扭转振动时的为集中参数离散模型时有可能存在的简化不续数学模型计算三段式阶梯轴的扭转振动响确度。尔函数的预备知识数的一个实例：一个紧绷的鼓面在中心受到径方向的分布就是一个贝塞尔函数（考虑正负敲击的鼓面的振动是各阶类似振动形态的叠加
图 3-2 阶梯轴示意图及其坐标表示Fig. 3-2Aschematic sketch of stepped shaft and corresponding coordinates由于外部激励的作用，阶梯轴上外部激励所在截面上会产生轴对称分3]，本文以外部激励扭矩所在横截面为分界面将轴头（中间轴段）分为两部以将原来的 3 段式阶梯轴看作 4 段式阶梯轴。重新划分后的阶梯轴二维尺寸参数示意图如图 3-3 所示。构成阶梯轴的 4 个轴段的长度分别用 ,表示，直径分别用 , , 和 表示，对应的半径分别为 , , 和 。图 3-3 阶梯轴二维投影及其尺寸参数示意图Fig. 3-3Aschematic diagram of the stepped shaft and its size parameters in two dimension由于阶梯轴是弹性体，所以在扭转力矩作用下它会产生切向变形，通过
【参考文献】
本文编号：2858945
【学位单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH113.1
【部分图文】：
青 岛 理 工 大 学 工 学 硕 士 学 位 论 文章 离散模型在曲轴扭转振动分析中的件扭转振动分析的初期，我们应用离散弹簧-质量模型析并将理论计算结果和有限元分析结果作对比，以验振动时的准确性。散模型的曲轴数学建模及理论推导 缸柴油发动机（如图 2-1 所示）为研究对象，在柴油发个高温压力传感器以便实时监控 4#汽缸内气体压力的类型的传感器（比如声发射传感器）在该分析中没有。
青 岛 理 工 大 学 工 学 硕 士 学 位 论 文 阶梯轴扭转振动数学建模及理一维扭转振动理论计算阶梯轴扭转振动时的为集中参数离散模型时有可能存在的简化不续数学模型计算三段式阶梯轴的扭转振动响确度。尔函数的预备知识数的一个实例：一个紧绷的鼓面在中心受到径方向的分布就是一个贝塞尔函数（考虑正负敲击的鼓面的振动是各阶类似振动形态的叠加
图 3-2 阶梯轴示意图及其坐标表示Fig. 3-2Aschematic sketch of stepped shaft and corresponding coordinates由于外部激励的作用，阶梯轴上外部激励所在截面上会产生轴对称分3]，本文以外部激励扭矩所在横截面为分界面将轴头（中间轴段）分为两部以将原来的 3 段式阶梯轴看作 4 段式阶梯轴。重新划分后的阶梯轴二维尺寸参数示意图如图 3-3 所示。构成阶梯轴的 4 个轴段的长度分别用 ,表示，直径分别用 , , 和 表示，对应的半径分别为 , , 和 。图 3-3 阶梯轴二维投影及其尺寸参数示意图Fig. 3-3Aschematic diagram of the stepped shaft and its size parameters in two dimension由于阶梯轴是弹性体，所以在扭转力矩作用下它会产生切向变形，通过
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 栾文博;吴光强;;汽车变速器阶梯轴扭振计算模态分析[J];汽车技术;2013年09期
2 赵骞;邓江华;王海洋;;传动系部件扭转刚度对后驱传动系扭振模态的影响[J];噪声与振动控制;2011年05期
3 袁晨恒;邓兆祥;姜艳军;李进超;;轿车传动系扭转振动模型分析与计算[J];重庆理工大学学报(自然科学版);2010年07期
4 刘俊英;张国胜;蒋伯平;;工程机械轴类零件的再制造概述[J];工程机械;2008年01期
5 陈慧玲;;普通轴类零件失效分析[J];金属热处理;2007年07期
6 舒歌群;基于扭转弹性波理论的船舶柴油机推进轴系扭振研究[J];船舶力学;2005年05期
7 庾应文,袁清珂;轴系扭转振动计算方法的研究与分析软件的开发[J];机电工程技术;2005年08期
8 舒歌群,吕兴才;内燃机曲轴扭振连续分布模型的计算方法[J];农业机械学报;2004年04期
9 戴娟,夏尊凤,汪大鹏;轴类零件的失效分析[J];机电产品开发与创新;2004年03期
10 周瑞平;杨建国;张升平;;船舶推进轴系扭转振动应用软件开发研究[J];武汉理工大学学报;2003年03期
本文编号：2858945
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/2858945.html
