基于轴承动刚度的电主轴动态特性影响因素分析

目的研究不同条件下角接触轴承动刚度对电主轴动态特性的影响,为优化主轴动态特性提供理论支持.方法基于拟动力学研究方法求解角接触轴承动态性能,建立电主轴转子系统有限元模型分析不同轴承滚珠材料和预紧力对轴承动刚度及电主轴动态特性的影响.结果钢球轴承刚度小于陶瓷球轴承,且随着转速提高,钢球轴承刚度下降较快;装配陶瓷球轴承电主轴一阶固有频率较高,工作端位移较小;随着预紧力提高,角接触轴承刚度软化效应减弱,主轴固有频率增大,轴端位移减小.结论改用陶瓷滚珠或者适当提高预紧力都能有效改善轴承动力学特性,提高电主轴固有频率,使得主轴动态特性得到优化.     

基于传递矩阵法的电主轴动态特性分析

针对电主轴的结构特点,利用Prohl传递矩阵法对其进行了简化建模,建立了传递矩阵方程。以某型电主轴为例,求解出轴系的固有频率和临界转速,得到其对应的主振型图。分析结果表明该电主轴具有良好的动态特性,可以满足加工需要。     

陶瓷电主轴固有频率影响因素灵敏度分析

目的建立陶瓷电主轴有限元正交分析模型,研究3个影响因素对陶瓷电主轴固有频率的影响规律.方法通过有限元建模计算和实验验证,对陶瓷电主轴的固有频率进行求解,并基于正交分析法,对陶瓷电主轴的固有频率随轴承刚度、空心转轴的中心孔直径和支撑跨距3个主要参量变化的趋势进行研究.结果不同因素对陶瓷电主轴的固有频率的影响有较大差别,其中轴承刚度对陶瓷电主轴的固有频率影响较大,空心转轴的中心孔直径的影响稍大于支撑跨距的影响,但二者差距不明显,且二者对陶瓷电主轴固有频率的影响都较轴承刚度小.结论实验结果与有限元分析结果吻合程度较高,建立的模型能准确地模拟陶瓷电主轴,可以用于变参计算.     

不同边界条件薄壁截锥壳的高阶振动特性研究

采用传递矩阵法研究了不同边界条件下薄壁截锥壳的高阶振动特性.基于Love壳体理论建立薄壁截锥壳振动微分方程,根据薄壁截锥壳子段间的状态向量,通过传递矩阵法得出整体传递矩阵,并用高精度的精细积分法计算固有频率,通过文献和有限元法进行验证,并分析了薄壁截锥壳在不同边界条件下的高阶振动特性.结果表明,不同边界条件下,采用传递矩阵法计算高阶固有频率与有限元法的计算结果基本一致.当轴向半波数增加时,频率明显增大;随着周向波数的增加,频率先减小后增大.固支-固支和简支-简支边界下在m=1和n=7处得到最小频率,固支-自由边界下在m=1和n=6处得到最小频率,三种边界下最小频率值分别为400.1、325.6和226.1 Hz;边界条件约束越多,最低阶固有频率越大.     

高速电主轴转子系统临界转速的计算与分析

目的为减小传统传递矩阵法计算高速电主轴转子系统临界转速产生的误差,分析高转速对主轴系统的影响,解决传统矩阵法运算精度降低的问题.方法以170SD30电主轴作分析对象,考虑陀螺力矩和剪切等影响因素,利用Riccati传递矩阵法建立电主轴理论模型,同时运用Matlab编程并计算高速电主轴前3阶临界转速和固有频率等动力学参数.结果仿真数据与实验数据对比,Riccati传递矩阵法与实验结果最大误差为7.2%,比传统传递传递矩阵法精度提高了2.3%.结论验证了Riccati传递矩阵法准确性与可行性,提高了传递矩阵法的计算速度与计算稳定性.     

全陶瓷主轴-轴承单元的动力学研究

目的研究全陶瓷电主轴预紧力与固有频率的关系,为优化预紧力提供软件分析模型.方法应用赫兹理论计算出在全陶瓷角接触球轴承预紧后的接触应力,接触变形和静接触刚度的数值解,同时在改进传统的弹簧阻尼式主轴动力学软件仿真分析模型的基础上,计及轴承预紧后轴承的静接触刚度,以全陶瓷主轴-轴承单元为研究对象进行有限元结构分析,所得结果通过赫兹计算分析的数值解矫正,分析其动力学特性.结果全陶瓷主轴-轴承单元模型通过模态分析所得三阶固有频率和振型与模态实验分别相差19.59%、1.27%、16.06%;而电主轴传统分析模型所得三阶固有频率和振型与锤击实验分别相差24.39%、14.47%、33.78%.结论通过实验数据验证,全陶瓷主轴-轴承单元模型在分析全陶瓷电主轴动力学特性上更接近模态实验的结果,能够得到更为准确的固有频率和振型.     

求解结构振动非线性特征值问题的一个方法

本研究结构分析中动态有限元引起的非线性特征值问题。中提出将动态有限元法与Ｒｉｃａａｔｉ传递矩阵法相结合求解振动非线性特征值问题。该方法减少了普通动态有限元法中结构划分所需的节点数，大大扩大了在微型机上的求解问题的规模；对传递矩阵引入Ｒｉｃｃａｔｉ变换，从而比标准传递托 阵法减少了误差传递，提高了计算效率；采用Ｎｅｕｔｏｎ－Ｒｑｐｈｓｏｎ法代替行列式值试凑法计算频率值简单高效。最后，本给出了两     

转子系统固有频率的传递矩阵计算方法及其MATLAB实现

文章介绍了计算多自由度转子系统固有频率的传递矩阵法,以及用于实现该算法的Prohl法和Riccati法的推导过程。利用Matlab强大的绘图计算功能和改进的Riccati传递矩阵法所具有的良好的数值稳定性,避免了传统的Prohl传递矩阵法在计算过程中的丢根现象,提高了整个转子系统分析运算的精度。并用Matlab对各算法的数值稳定性进行了分析。     

含裂纹转子系统动力学建模与实验研究

疲劳、材料缺陷等因素会导致转子出现不同程度的裂纹。为分析裂纹对转子系统动态特性的影响,本文建立了裂纹转子系统的刚度矩阵,并通过有限元仿真和ZT-3实验台开展了裂纹角度和转速对裂纹转子系统动态特性研究。结果表明：在不同角度的裂纹对转子动态特性的影响分析中,45°裂纹转子系统较30°裂纹转子系统的振动响应剧烈、范围大、轴心轨迹变形程度大,波形的频率叠加现象更为明显,更多的高倍频和分数倍频被激发;在转速为(2000rpm,4000rpm)范围内,随着转速的增加,系统的时域波形逐渐趋于平稳,频率叠加现象减少,振动范围逐渐扩大,轴心轨迹逐渐变为规则的椭圆形,在3200rpm附近存在着系统的临界转速;通过实验得出的裂纹转子系统动态特性与仿真结果吻合,验证了仿真的正确性。     

用动态有限元法计算加筋板固有频率

采用含有频率变量的形函数代替静态形函数求解结构的振动问题。在Przemieniecki动态有限元概念的基础上,分别构造了Timoshenko梁单元和任意四边形板单元的动态形函数阵并推得其刚度阵和质量法,应用动态有限元法计算加筋板的固有振动频率,结果表明动态有限元法比一般有限元法精度高,更适用于求解结构的动力响应问题。     

间隙环流作用下的转子动力学性能分析

为研究间隙环流对转子动态性能的作用规律,根据流体的连续定理和动量定理建立了描述间隙环流运动规律的偏微分方程组,采用线性摄动方法将间隙环流内流体压力的稳态量和动态量分离,求解得到间隙环流动态作用力的表达式.为验证该流场计算模型,搭建了一个实验装置.使用有限元方法建立实验台干转子的动力学模型,通过实验测试干转子的固有频率,对动力学模型中法兰连接处的接触刚度等参数进行标定.将间隙环流的动态作用力分解为质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵的形式,施加到干转子动力学模型上,得到湿转子的动力学模型.求解该模型得到转子的动力学特征参数对于转子转速的变化规律.通过对间隙环流试验模型进行计算和实验测试,验证了该模型的有效性.研究结果表明,间隙环流能显著降低转子的固有频率,并能够在一定的转速范围内造成转子失稳.     

基于Workbench的齿轮啮合振动分析

齿轮的振动能快速、全面地反映其运转状态,有限元法能更为准确模拟轮齿啮合过程,求解啮合刚度进而研究其振动响应。联合利用Hypermesh和Workbench对啮合齿轮模型进行有限元仿真,得出齿轮啮合时变刚度。利用MATLAB求解齿轮系统动力学模型得到动力学响应。通过机械式封闭功率流试验台对仿真结果进行试验验证。试验结果表明仿真分析得到的结果与试验结果基本相符。利用有限元方法求解啮合刚度进而研究振动响应有更高的可靠性和准确性,为齿轮振动的研究及改善提供方法参考。     

高速电机转子临界转速计算与振动模态分析

采用3D有限元方法,计算磁力轴承转子系统临界转速并分析振动模态,利用磁悬浮转子系统自身悬浮特性进行激振实验,确定有限元模型中磁力轴承支承刚度,有限元法计算的临界转速与转子系统实际运行临界转速相一致.研究表明,磁力轴承刚度对转子临界转速影响很大,可以通过改变磁力轴承刚度和转子材料来调整临界转速;为了避免转子超越弯曲模态的临界转速,转子轴伸长度应控制在安全范围内.     

同轴双输出行星齿轮减速器运动学及动力学分析

为了设计高性能同轴双输出行星齿轮减速器,建立了减速器装配模型及运动学、动力学分析模型,应用齿轮三维动力接触有限元分析程序计算了齿轮啮合时变刚度激励、误差激励和啮合冲击激励,对减速器进行了运动仿真分析、模态分析和动态响应分析,得出各构件的转速曲线、减速器的固有频率以及箱体表面的振动位移、振动速度和振动加速度曲线;仿真结果表明了减速器满足传动要求,在正常工作情况下不会出现减速器固有频率与传动轴转频或齿轮啮合频率合拍的现象。     

轴承油膜动特性对转子临界转速的效应计算

介绍了非定常情况下,滑动轴承动压油膜的动态特性对转子支承刚度的作用．在此基础上建立了基于油膜动力学特性及底座支承刚度动力学模型的计算方法,并用于传递矩阵法求解转子系统的临界转速中．计算结果表明,随着系统的支承刚度下降,转子系统的临界转速是下降的     

计入结构柔性和边界条件的内齿圈面内振动分析

采用弹性力学方法推导内齿圈的运动微分方程,用摄动法求解无约束条件下内齿圈的固有频率和振型函数,并通过消除永年项获得了含约束条件下的内齿圈面内振动频率的解析表达式.以某汽车变速箱中的内齿圈为例,运用所获的解析式计算了该齿圈的面内振动频率,其结果与前人研究中的有限元仿真及模态实测数据吻合较好.表明所提理论模型具有较高的计算精度,能准确揭示内齿圈的振动特性.最后,依托所建理论模型,分析内齿圈结构柔性和内、外约束条件对其面内振动特性的影响.计算结果表明,内齿圈面内振动频率随外约束刚度的增大而增大,且当内齿圈所有外约束的刚度之和不变时,降低单个外约束的刚度也即增大外约束的数目可小幅度地降低齿圈的面内振动频率;相比于外约束,内约束数目和刚度对内齿圈面内振动频率影响较小,随着内约束数目和刚度的增加,同一节径数下的内齿圈面内振动频率呈缓慢增大趋势.啮合相位变化时,面内振动模式的固有频率变化较大.     

基于积分模型的斜齿轮转子系统振动特性分析

为了模拟工程应用中斜齿轮转子系统的动力学特性,考虑齿轮齿面刚度分布场、传递误差分布场、啮合过程中啮合刚度、摆动刚度和刚度中心等参数,建立了通用的斜齿轮集中质量模型.将该模型与转子系统有限元模型进行了耦合,得到了斜齿轮转子系统有限元模型.最后,以一对斜齿轮转子系统为例,分析了该系统的振动响应特性.研究结果表明:该模型能够有效精确地模拟齿轮之间的啮合.通过对啮合力响应进行傅里叶分析,表明齿轮1倍啮合频率对系统响应影响最大,而其他频率对系统振动响应影响较小.     

Watt型平面六连杆机构的固有频率计算

本文利用传递矩阵法对Watt型平面六连杆机构的固有频率进行计算.推导了该类机构横向振动的传递矩阵,算出了它的低价固有频率,利用7T17-S频谱分析仪进行试验模态分析,得到了相应结果.这种分析方法在数值求解时只需计算低价次的传递矩阵和行列式值,因而可在PC机上进行.它也适用于其它型式连杆机构的振动分析.     

基于有限元法的圆盘-转子系统不平衡响应特性研究

基于有限元法构造了弹性基础连续转子系统模型,列写了系统的一般运动方程,考虑了陀螺力矩、转动惯量、弯曲以及剪切变形的影响。通过有限元数值解法对该模型进行求解,对实际机组的转子-轴承系统的不平衡响应特性进行了分析总结。与传递矩阵法相比,有限元模型法虽占用计算机内存更多,但计算结果更精确,且可有效避免传递矩阵法中可能出现的数值不稳定现象。     

大型立式电动机转子系统模态仿真与振动实验研究

根据电磁耦合理论和电动机的实际工作情况,建立YKSL1730型电动机转子系统的虚拟样机模型,确定模型的载荷和约束。应用有限元仿真系统Msc.Nastran,对该转子系统进行有限元模态分析,获得前3阶固有频率及其振型云图,分析转子变形的分布规律,确定转子在前3阶固有模态下振动的主要危险部位。同时,应用DH5922动态信号测试分析系统对YKSL1730型立式电动机进行振动试验,获得空载工况下的一系列时域信号;通过信号的频谱分析,获得该型立式电动机前3阶固有频率的实验值。研究结果表明:仿真试验结果与理论分析结果很接近,仿真结果可为立式电动机的结构设计与减振降噪提供理论依据;增加转子系统的刚度,可减小转子及其铁芯端部的变形,提高电机运行的平稳性和安全性。