航空发动机滚动轴承动力学模型分析
本文关键词：航空发动机滚动轴承动力学模型分析
【摘要】：本文在前人研究成果的基础上以了解滚动轴承动力学特性并对实际工程有指导意义为主要研究目的。从赫兹接触理论的观点出发,运用MATLAB和ANSYS对滚动轴承动力学模型进行分析研究。首先依次对滚动轴承二、三、五度自由度动力学模型的建立过程做了详细介绍,并着重对二自由度以及三自由度的理论模型运用MATLAB进行了数值分析,研究不同几何和物理参数对球轴承动力学特性的影响;对于二自由度模型本文分别进行了相平面分析、幅频响应分析,通过研究我们发现,随着转速、游隙、阻尼参数的变化相平面特性与幅频特性随之变化,但是游隙这个因素的影响相对于阻尼更加显著一些;对于三自由度模型本文主要进行了变轴向力情况下的相平面分析,并总结出不同轴向力下的相平面特性。通过研究我们发现三自由度模型的分析结果要比二自由度模型的分析结果更加复杂多变,但是当需要考虑轴向力对滚动轴承的影响时三自由度模型的分析结果更加具有参考价值。其次运用ANSYS对滚动轴承进行仿真,发现滚动轴承在不同的位置角时其刚度变化呈现出非线性,并且随着承受的载荷变大刚度的非线性越不明显,这为选取大小合适的力作为后续变刚度曲线的拟合数据点提供了依据。最后ANSYS的滚动轴承变刚度特性仿真结果与MATLAB的计算结果进行对比分析,我们可以发现ANSYS的仿真结果呈现的变刚度的周期性变化趋势和MATLAB的理论计算结果相一致,这说明ANSYS的仿真结果合理有效并且可以对滚动轴承不同自由度模型的变刚度的非线性参量进行校核从而促使理论分析更加接近实际工况。
【关键词】：滚动轴承 赫兹接触理论 动力学模型 有限元
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V232
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-8
- 第1章 绪论8-15
- 1.1 课题研究背景及意义8-10
- 1.2 国内外研究现状和分析10-13
- 1.2.1 滚动轴承理论模型的研究与发展10-12
- 1.2.2 滚动轴承仿真技术的研究与发展12-13
- 1.3 论文主要内容安排13-15
- 第2章 滚动轴承动力学模型分析的基本理论15-22
- 2.1 引言15
- 2.2 滚动轴承简介15-17
- 2.2.1 滚动轴承的发展15
- 2.2.2 滚动轴承的基本结构15-17
- 2.2.3 滚动轴承的工作原理17
- 2.3 滚动轴承的受力分析17-19
- 2.3.1 滚动轴承静载荷分布17-19
- 2.3.2 滚动轴承的动载荷分布19
- 2.4 滚动轴承的接触问题19-21
- 2.4.1 接触问题简介19
- 2.4.2 接触问题的分类19
- 2.4.3 赫兹接触理论19-21
- 2.5 本章小结21-22
- 第3章 滚动轴承不同自由度动力学模型分析22-48
- 3.1 引言22
- 3.2 滚动轴承产生振动的基础理论22-23
- 3.3 不同自由度滚动轴承动力学模型23-29
- 3.3.1 滚动轴承二自由度动力学模型23-25
- 3.3.2 滚动轴承三自由度动力学模型25-28
- 3.3.3 滚动轴承五自由度动力学模型28-29
- 3.4 二自由度和三自由度模型数值仿真分析29-47
- 3.4.1 相平面法介绍29
- 3.4.2 单自由度非线性保守系统的相平面分析29
- 3.4.3 二自由度模型相图轨迹图分析29-37
- 3.4.4 二自由度模型幅频曲线分析37-39
- 3.4.5 三自由度模型数值结果分析39-47
- 3.5 本章小结47-48
- 第4章 滚动轴承有限元模型分析48-65
- 4.1 引言48
- 4.2 有限元软件仿真建模48-54
- 4.2.1 滚动轴承ANSYS建模单元类型的选择48-49
- 4.2.2 ANSYS建模的接触问题49-51
- 4.2.3 ANSYS建模过程51-54
- 4.3 ANSYS 模拟滚动轴承的变刚度振动54-64
- 4.3.1 滚动轴承变刚度振动介绍54-56
- 4.3.2 滚动轴承刚度非线性研究56-59
- 4.3.3 ANSYS仿真滚动轴承变刚度特性59-64
- 4.4 本章小结64-65
- 结论65-67
- 参考文献67-71
- 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果71-73
- 致谢73
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，本文编号：1095057
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