球轴承—转子系统多体动力学分析

发布时间：2017-05-10 11:25

  本文关键词：球轴承—转子系统多体动力学分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：球轴承-转子系统是旋转机械的核心部分,广泛应用于工业领域,而球轴承作为转子系统的核心部件,它的特性在很大程度上决定着轴承-转子系统的动力学性能。目前,国内外对轴承-转子系统的研究已深入到转子的密封,失稳以及蒸汽振荡等非线性方向。本文基于国家自然科学基金-青年科学基金资助项目(11002062)“机械系统中滚动轴承多体接触动力学研究”和昆明理工大学引进人才基金项目(KKSA20091026)“大型滚动轴承柔性多体动力学研究”的资助,以球轴承-转子为对象,多体动力学、Hertz理论、轴承动力学以及柔性多体动力学为基础,忽略润滑和保持架接触冲击的影响,考虑了保持架和轴承座的柔性化,并对它们进行模态和振型分析；与此同时分别建立了球轴承多体动力学模型、球轴承-转子刚柔耦合系统虚拟样机模型以及试验模型,深入研究球轴承在不同载荷、不同转速、不同驱动方式以及柔性保持架等因素对球轴承动态特性的影响；而且分析了球轴承结构参数、不同工况以及不平衡量对转子系统的影响；并通过建立球轴承-转子系统实验台,分别对球轴承在不同工况和转盘的不平衡量对球轴承-转子系统进行动力学特性试验测试分析。 论文研究的主要工作包括： 1、以Hertz接触理论、轴承运动学理论、多刚体系统理论、柔性多体动力学理论以及ADAMS柔性体理论为基础；利用Pro/E软件建立起三维零件模型,结合ANSYS软件有限元方法,对保持架和轴承座进行柔性化,并进行模态和振型分析,再与ADAMS软件相结合,建立了球轴承多体系统动力学模型、球轴承-转子多刚体系统模型和球轴承-转子刚柔耦合多体系统模型；而且计算了接触刚度,并分析了球轴承内、外圈与接触刚度、接触力之间的关系；探讨了不同驱动方式、不同转速、不同载荷和柔性体对球轴承多体动力学特性影响； 2、基于建立的球轴承-转子多刚体系统模型和球轴承-转子柔性多体系统模型,并考虑滚动体和套圈的动态接触关系,研究球轴承结构参数、不同工况以及加载不平衡量条件下的球轴承-转子刚柔耦合多体系统动力学仿真分析； 3、设计开发了球轴承-转子系统振动实验台,并探讨了在不同转速和不同平衡量条件下试验研究转子的振动响应特性和转子的不平衡性；并与之对比验证球轴承-转子多刚体耦合系统虚拟样机模型仿真分析结果。
【关键词】：球轴承 转子系统 多体动力学系统 刚柔耦合 动态特性
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH113
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题研究背景12-13
• 1.2 课题研究的意义13-14
• 1.3 球轴承研究现状14-15
• 1.4 转子-轴承系统动力学研究现状15-16
• 1.5 课题研究的内容16-18
• 第二章 球轴承-转子系统多体动力学理论18-36
• 2.1 引言18
• 2.2 球滚动体在套圈滚道上的Hertz接触18-20
• 2.3 球轴承运动学分析20-28
• 2.3.1 球轴承结构几何参数20-25
• 2.3.2 球轴承滚动动体运动25-26
• 2.3.3 球轴承保持架的运动26-27
• 2.3.4 计算实例27-28
• 2.4 球轴承-转子多体系统模型28-34
• 2.4.1 空间多刚体系统的动力学方程28-29
• 2.4.2 柔性多体系统的动力学方程29-31
• 2.4.3 转子系统几何结构参数31-32
• 2.4.4 球轴承支承的刚性转子模型32-33
• 2.4.5 ADAMS柔性体理论33-34
• 2.5 本章小结34-36
• 第三章 球轴承多体动力学仿真分析36-62
• 3.1 引言36
• 3.2 球轴承虚拟样机建模36-38
• 3.3 球轴承接触刚度与接触力的计算38-43
• 3.3.1 球轴承接触刚度的计算38-40
• 3.3.2 球轴承在ADAMS中接触力的计算40-43
• 3.4 柔性体的生成及模态分析43-49
• 3.4.1 保持架的柔性体生成及模态分析44-47
• 3.4.2 轴承座的柔性体生成及模态分析47-49
• 3.5 球轴承多体动力学仿真49-59
• 3.5.1 深沟轴承多体动力学仿真49-55
• 3.5.2 角接触轴承多体动力学仿真55-59
• 3.6 本章小结59-62
• 第四章 球轴承-转子系统刚柔耦合多体动力学仿真分析62-82
• 4.1 引言62
• 4.2 球轴承-转子系统虚拟样机建模62-64
• 4.3 球轴承套圈与保持架对转子系统动态特性分析64-71
• 4.3.1 套圈对球轴承-转子系统动态特性分析64-68
• 4.3.2 保持架对轴承-转子系统动态特性分析68-71
• 4.4 不同转速对球轴承-转子系统动态特性分析71-74
• 4.4.1 不同转速对深沟轴承-转子系统动态特性分析71-72
• 4.4.2 不同转速对角接触轴承-转子系统动态特性分析72-74
• 4.4.3 结果分析74
• 4.5 不同载荷对转子-轴承系统动态特性分析74-77
• 4.5.1 不同载荷对深沟轴承-转子系统动态特性分析74-75
• 4.5.2 不同载荷对角接触轴承-转子系统动态特性分析75-77
• 4.5.3 结果分析77
• 4.6 不平衡量对轴承-转子系统动态特性分析77-80
• 4.6.1 转子不平衡量的计算77-78
• 4.6.2 不同平衡量对深沟轴承-转子系统动态性能分析78-80
• 4.7 本章小结80-82
• 第五章 球轴承-转子系统实验台建立与试验测试分析82-96
• 5.1 引言82
• 5.2 实验台设计及建立82-86
• 5.2.1 实验台的设计82-83
• 5.2.2 实验台的建立83-86
• 5.3 球轴承-转子系统动力学特性试验测试分析86-93
• 5.3.1 球轴承不同工况下转子系统动力学特性影响试验86-89
• 5.3.2 不平衡量对球轴承-转子系统动力学特性影响试验89-93
• 5.4 仿真与实验结果对比分析93-94
• 5.5 本章小结94-96
• 第六章 总结96-100
• 6.1 研究主要结论96-97
• 6.2 研究的展望97-100
• 致谢100-102
• 参考文献102-106
• 附录 攻读硕士期间发表学术论文和参与的科研项目106

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 张风琴;杜辉;邓四二;杨海生;高银涛;;基于ADAMS的圆柱滚子轴承仿真分析[J];河南科技大学学报(自然科学版);2009年02期

2 孟光;转子动力学研究的回顾与展望[J];振动工程学报;2002年01期

3 姚廷强;迟毅林;黄亚宇;谭阳;;滚动轴承刚柔多体接触动力学分析[J];中国机械工程;2008年16期

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本文编号：354665