高等機械系統(tǒng)動力學：結(jié)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(jié)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(jié)構動力學 9
2.1 齒輪結(jié)構動力學概述 9
2.1.1 齒輪結(jié)構及其動力學特征 9
2.1.2 齒輪結(jié)構動力學的基本問題 10
2.1.3 齒輪結(jié)構的激勵類型和性質(zhì) 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(jié)構的動態(tài)分析模型 40
2.3.1 齒輪結(jié)構的扭轉(zhuǎn)型分析模型 41
2.3.2 齒輪結(jié)構的嚙合耦合型分析模型 46
2.3.3 齒輪結(jié)構的轉(zhuǎn)子耦合型分析模型 56
2.3.4 齒輪結(jié)構的全耦合型分析模型 61
2.3.5 齒輪結(jié)構的動態(tài)子結(jié)構分析模型 62
2.4 齒輪結(jié)構的動態(tài)特性 68
iv 高等機械系統(tǒng)動力學——結(jié)構與系統(tǒng)
2.4.1 齒輪結(jié)構的動力穩(wěn)定性 68
2.4.2 齒輪結(jié)構的固有特性 76
2.4.3 齒輪結(jié)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(jié)構的非線性振動 87
2.5.2 多自由度振-沖結(jié)構的非線性振動 92
2.5.3 單自由度齒輪結(jié)構的間隙非線性振動 97
2.5.4 齒輪 -轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的間隙非線性振動 111
第3章 凸輪結(jié)構動力學 115
3.1 凸輪結(jié)構動力學概述 115
3.1.1 凸輪結(jié)構及其分類 115
3.1.2 凸輪結(jié)構動力學的影響因素及其基本問題 124
3.1.3 凸輪結(jié)構動力學模型的建立方法 128
3.2 往復式運動凸輪結(jié)構的動力學分析 146
3.2.1 從動件彈性凸輪結(jié)構的剛?cè)狁詈蟿恿W模型 146
3.2.2 擺動從動件凸輪結(jié)構的剛?cè)狁詈蟿恿W模型 150
3.2.3 考慮軸扭轉(zhuǎn)及彎曲的動力學模型 152
3.2.4 凸輪結(jié)構的變系數(shù)動力學模型 156
3.3 平行分度凸輪結(jié)構的動力學分析 163
3.3.1 平行分度凸輪結(jié)構的廓形曲線方程 163
3.3.2 外平動分度凸輪結(jié)構的剛?cè)狁詈蟿恿W模型 168
3.3.3 內(nèi)平動分度凸輪結(jié)構的剛?cè)狁詈蟿恿W模型 174
3.3.4 同軸式活齒凸輪分度結(jié)構的剛?cè)狁詈蟿恿W模型 181
3.4 圓柱分度凸輪結(jié)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(jié)構的三自由度剛?cè)狁詈蟿恿W模型 192
3.4.3 考慮間隙和柔性軸的圓柱分度凸輪結(jié)構動力學模型 193
3.4.4 圓柱凸輪結(jié)構的機電耦合動力學模型 197
3.5 弧面分度凸輪結(jié)構的動力學分析 202
3.5.1 弧面分度凸輪結(jié)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(jié)構的動力學模型 208
3.5.3 滾珠型弧面分度凸輪結(jié)構的動力學模型 217
3.5.4 包絡蝸桿分度凸輪結(jié)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學模型 269
4.2.3 滾動軸承引起的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)共振 273
4.2.4 轉(zhuǎn)子異常振動的影響因素 276
4.2.5 軸承轉(zhuǎn)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(jié)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(jié)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(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 335
4.5.1 單質(zhì)量彈性轉(zhuǎn)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(zhì)穩(wěn)定 351
4.5.6 徑向滑動軸承、推力軸承支承的單質(zhì)量彈性轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性 354
4.6 電磁軸承及帶電磁軸承轉(zhuǎn)子的動力學特性 360
4.6.1 主控式磁懸浮軸承的結(jié)構 361
4.6.2 PD反饋控制下電磁軸承控制器及轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運動方程 363
4.6.3 PD反饋控制下轉(zhuǎn)子運動方程的解 364
4.6.4 PID反饋控制下轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子 369
第5章 轉(zhuǎn)子動力學分析方法與模型 375
5.1 轉(zhuǎn)子動力學概述 375
5.1.1 旋轉(zhuǎn)機械及其分類 375
5.1.2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的類型及特點 375
5.1.3 旋轉(zhuǎn)機械振動及其振動的基本特性 376
5.1.4 轉(zhuǎn)子動力學的研究內(nèi)容 379
5.1.5 轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)的建模 380
5.2 轉(zhuǎn)子動力學的分析方法 383
5.2.1 各向同性支承轉(zhuǎn)子的分析計算 383
5.2.2 各向異性支承轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)構內(nèi)阻尼 448
5.3.6 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子系統(tǒng)的偏差 458
5.4 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)集中參數(shù)模型 459
5.4.1 剛性支承單盤對稱轉(zhuǎn)子模型 459
5.4.2 剛性支承單盤偏置轉(zhuǎn)子模型 468
5.4.3 彈性支承單盤對稱轉(zhuǎn)子模型 480
5.4.4 彈性支承單盤偏置轉(zhuǎn)子模型 485
5.4.5 剛性支承多盤轉(zhuǎn)子模型 492
5.4.6 彈性支承多盤轉(zhuǎn)子模型 502
5.5 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分布質(zhì)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(zhì)量階梯軸模型 523
5.5.4 彈性盤-柔性軸轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)模型 528
第6章 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學分析與控制 536
6.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學特性的演化規(guī)律 536
6.1.1 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子系統(tǒng)振動響應演化方式 542
6.2 內(nèi)腔積液及充液轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的反饋力公式 548
6.2.3 充液轉(zhuǎn)子做圓渦動的條件 550
6.2.4 充液轉(zhuǎn)子的動力穩(wěn)定性 551
6.2.5 碰摩引起的單盤轉(zhuǎn)子失穩(wěn) 555
6.2.6 碰摩引起的多盤轉(zhuǎn)子失穩(wěn) 562
6.3 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的自激勵因素和穩(wěn)定性裕度 567
6.3.1 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子系統(tǒng)的電磁激發(fā)振動 605
6.4.3 電動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的電磁激發(fā)振動 619
參考文獻 633