高等機械系統(tǒng)動力學：結構與系統(tǒng)

目錄
前言
第1章 機械系統(tǒng)動力學概述 1
1.1 機械結構與機械系統(tǒng) 1
1.2 常見的機械系統(tǒng)動力學問題 1
1.3 機械系統(tǒng)的動力學模型 3
1.3.1 剛性元件 3
1.3.2 彈性元件 3
1.3.3 阻尼 4
1.3.4 流體潤滑動壓軸承 5
1.3.5 機械系統(tǒng)動力學模型的選擇 5
1.4 機械系統(tǒng)動力學分類 6
第2章 齒輪結構動力學 9
2.1 齒輪結構動力學概述 9
2.1.1 齒輪結構及其動力學特征 9
2.1.2 齒輪結構動力學的基本問題 10
2.1.3 齒輪結構的激勵類型和性質 13
2.1.4 齒輪動載荷和動載系數(shù) 16
2.2 輪齒嚙合動態(tài)激勵基本原理 23
2.2.1 輪齒嚙合綜合剛度及其計算方法 23
2.2.2 輪齒嚙合剛度動態(tài)激勵原理 27
2.2.3 輪齒嚙合誤差動態(tài)激勵原理 31
2.2.4 齒輪副嚙合時的沖擊激勵原理 36
2.3 齒輪結構的動態(tài)分析模型 40
2.3.1 齒輪結構的扭轉型分析模型 41
2.3.2 齒輪結構的嚙合耦合型分析模型 46
2.3.3 齒輪結構的轉子耦合型分析模型 56
2.3.4 齒輪結構的全耦合型分析模型 61
2.3.5 齒輪結構的動態(tài)子結構分析模型 62
2.4 齒輪結構的動態(tài)特性 68
iv 高等機械系統(tǒng)動力學——結構與系統(tǒng)
2.4.1 齒輪結構的動力穩(wěn)定性 68
2.4.2 齒輪結構的固有特性 76
2.4.3 齒輪結構的動態(tài)響應 80
2.5 齒輪機構間隙非線性動力學 87
2.5.1 單自由度振-沖結構的非線性振動 87
2.5.2 多自由度振-沖結構的非線性振動 92
2.5.3 單自由度齒輪結構的間隙非線性振動 97
2.5.4 齒輪 -轉子-軸承系統(tǒng)的間隙非線性振動 111
第3章 凸輪結構動力學 115
3.1 凸輪結構動力學概述 115
3.1.1 凸輪結構及其分類 115
3.1.2 凸輪結構動力學的影響因素及其基本問題 124
3.1.3 凸輪結構動力學模型的建立方法 128
3.2 往復式運動凸輪結構的動力學分析 146
3.2.1 從動件彈性凸輪結構的剛柔耦合動力學模型 146
3.2.2 擺動從動件凸輪結構的剛柔耦合動力學模型 150
3.2.3 考慮軸扭轉及彎曲的動力學模型 152
3.2.4 凸輪結構的變系數(shù)動力學模型 156
3.3 平行分度凸輪結構的動力學分析 163
3.3.1 平行分度凸輪結構的廓形曲線方程 163
3.3.2 外平動分度凸輪結構的剛柔耦合動力學模型 168
3.3.3 內(nèi)平動分度凸輪結構的剛柔耦合動力學模型 174
3.3.4 同軸式活齒凸輪分度結構的剛柔耦合動力學模型 181
3.4 圓柱分度凸輪結構的動力學分析 187
3.4.1 圓柱分度凸輪的廓形曲面方程 187
3.4.2 圓柱凸輪結構的三自由度剛柔耦合動力學模型 192
3.4.3 考慮間隙和柔性軸的圓柱分度凸輪結構動力學模型 193
3.4.4 圓柱凸輪結構的機電耦合動力學模型 197
3.5 弧面分度凸輪結構的動力學分析 202
3.5.1 弧面分度凸輪結構的嚙合原理和嚙合面方程 203
3.5.2 滾子齒式弧面分度凸輪結構的動力學模型 208
3.5.3 滾珠型弧面分度凸輪結構的動力學模型 217
3.5.4 包絡蝸桿分度凸輪結構的動力學模型 237
第4章 軸承動力學 244
4.1 滾動軸承的動力學分析 244
4.1.1 滾動軸承的接觸應力與變形 244
4.1.2 滾動軸承的彈性流體動力潤滑 249
4.1.3 滾動軸承的負荷分布 252
4.1.4 滾動軸承的動力學系數(shù) 255
4.2 滾動軸承對轉子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響及振動控制 257
4.2.1 圓柱滾子軸承的動力學模型 257
4.2.2 滾動軸承支承的轉子系統(tǒng)動力學模型 269
4.2.3 滾動軸承引起的轉子系統(tǒng)共振 273
4.2.4 轉子異常振動的影響因素 276
4.2.5 軸承轉子系統(tǒng)的振動控制 279
4.3 滑動軸承的動力學分析 285
4.3.1 滑動軸承的分類、特點和結構組成 285
4.3.2 固定瓦徑向滑動軸承的油膜剛度和阻尼 288
4.3.3 可傾瓦徑向滑動軸承的油膜剛度和阻尼 299
4.3.4 動靜力潤滑徑向滑動軸承的油膜剛度和阻尼系數(shù) 312
4.3.5 推力滑動軸承的油膜剛度和阻尼系數(shù) 316
4.4 擠壓油膜阻尼器軸承的動力特性 321
4.4.1 幾種常見的阻尼器結構 321
4.4.2 擠壓油膜阻尼器的雷諾方程 322
4.4.3 擠壓油膜軸承的壓力邊界條件 324
4.4.4 擠壓油膜力、油膜剛度和油膜阻尼 326
4.4.5 考慮油膜慣性力影響的擠壓油膜力及其線性化表達式 332
4.5 動壓滑動軸承對轉子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 335
4.5.1 單質量彈性轉子 337
4.5.2 油膜失穩(wěn)機理 341
4.5.3 系統(tǒng)參數(shù)的影響 343
4.5.4 常用徑向滑動軸承的穩(wěn)定性比較 347
4.5.5 可傾瓦徑向滑動軸承的非本質穩(wěn)定 351
4.5.6 徑向滑動軸承、推力軸承支承的單質量彈性轉子的穩(wěn)定性 354
4.6 電磁軸承及帶電磁軸承轉子的動力學特性 360
4.6.1 主控式磁懸浮軸承的結構 361
4.6.2 PD反饋控制下電磁軸承控制器及轉子系統(tǒng)的運動方程 363
4.6.3 PD反饋控制下轉子運動方程的解 364
4.6.4 PID反饋控制下轉子系統(tǒng)的振動特性 366
4.6.5 電磁軸承的影響因素與控制目標 367
4.6.6 帶磁力軸承的柔性轉子 369
第5章 轉子動力學分析方法與模型 375
5.1 轉子動力學概述 375
5.1.1 旋轉機械及其分類 375
5.1.2 轉子系統(tǒng)的類型及特點 375
5.1.3 旋轉機械振動及其振動的基本特性 376
5.1.4 轉子動力學的研究內(nèi)容 379
5.1.5 轉子支承系統(tǒng)的建模 380
5.2 轉子動力學的分析方法 383
5.2.1 各向同性支承轉子的分析計算 383
5.2.2 各向異性支承轉子的分析計算 394
5.2.3 系統(tǒng)瞬態(tài)響應的傳遞矩陣法 401
5.2.4 傳遞矩陣-阻抗耦合法 406
5.2.5 傳遞矩陣-分振型綜合法 414
5.2.6 傳遞矩陣-直接積分法 420
5.3 轉子系統(tǒng)基本模型與物理效應 429
5.3.1 擾動力的線性化模型 429
5.3.2 黏彈性材料的本構模型 437
5.3.3 轉子系統(tǒng)的普遍運動方程 440
5.3.4 動力穩(wěn)定性與動力失穩(wěn) 444
5.3.5 內(nèi)耗失穩(wěn)與結構內(nèi)阻尼 448
5.3.6 轉子系統(tǒng)的陀螺效應 450
5.3.7 內(nèi)摩擦和滯后效應 454
5.3.8 轉子系統(tǒng)的偏差 458
5.4 轉子系統(tǒng)集中參數(shù)模型 459
5.4.1 剛性支承單盤對稱轉子模型 459
5.4.2 剛性支承單盤偏置轉子模型 468
5.4.3 彈性支承單盤對稱轉子模型 480
5.4.4 彈性支承單盤偏置轉子模型 485
5.4.5 剛性支承多盤轉子模型 492
5.4.6 彈性支承多盤轉子模型 502
5.5 轉子系統(tǒng)分布質量模型 507
5.5.1 Rayleigh梁-軸模型 507
5.5.2 Timoshenko梁-軸模型 514
5.5.3 多段連續(xù)質量階梯軸模型 523
5.5.4 彈性盤-柔性軸轉軸系統(tǒng)模型 528
第6章 轉子系統(tǒng)動力學分析與控制 536
6.1 轉子系統(tǒng)動力學特性的演化規(guī)律 536
6.1.1 轉子系統(tǒng)模型與運動控制方程 536
6.1.2 周期解的穩(wěn)定性 539
6.1.3 轉子系統(tǒng)振動響應演化方式 542
6.2 內(nèi)腔積液及充液轉子的動力學特性 545
6.2.1 二維理想自旋流體的擾動運動方程 546
6.2.2 擾動流體對轉子的反饋力公式 548
6.2.3 充液轉子做圓渦動的條件 550
6.2.4 充液轉子的動力穩(wěn)定性 551
6.2.5 碰摩引起的單盤轉子失穩(wěn) 555
6.2.6 碰摩引起的多盤轉子失穩(wěn) 562
6.3 轉子系統(tǒng)的自激勵因素和穩(wěn)定性裕度 567
6.3.1 轉軸材料的內(nèi)摩擦 567
6.3.2 干摩擦 575
6.3.3 動壓密封力 582
6.3.4 葉輪偏心力引起的流體激勵力 592
6.3.5 系統(tǒng)的穩(wěn)定性裕度 594
6.4 轉子系統(tǒng)的電磁激勵與機電耦聯(lián)振動 604
6.4.1 機電耦聯(lián)振動的特點 604
6.4.2 發(fā)動機轉子系統(tǒng)的電磁激發(fā)振動 605
6.4.3 電動機轉子系統(tǒng)的電磁激發(fā)振動 619
參考文獻 633