一、轴承-转子系统动态特性研究的数值方法（论文文献综述）
刘庆[1]（2021）在《透平膨胀机磁气共构混合轴承结构及运转耦合特性研究》文中研究指明本文针对工程应用中需要频繁启停的高速低温透平膨胀机的工作需求,提出和研究了一种磁气共构混合轴承。不同于现有的磁气混合轴承,该轴承能有效实现电磁轴承和气体轴承的硬体共构,达到仅利用电磁轴承的硬件设备实现磁气混合支承的效果。在轴承结构上,磁气共构混合轴承可以省去常规气体轴承的加工和安装,例如箔片结构或气源装置,极大地简化轴承结构、降低加工难度以及制造成本;磁气共构混合轴承相比传统的并列式磁气混合轴承可以缩短转轴长度,提高转子临界转速。在轴承性能上,磁气共构混合轴承集成了磁、气两种轴承的优点:电磁轴承在转子启停和低速运转阶段承载可以有效解决动压气体轴承启停过程和低速阶段的摩擦磨损问题;达到工作转速后由动压气体轴承承担部分或全部载荷,可降低甚至消除电磁轴承的功耗和发热,在节能的同时降低低温透平的电热漏热损失;转子系统发生剧烈振动时,电磁轴承可以增加轴承阻尼,降低转子振动幅度,提高转子运行转速,提升轴承的安全性和可靠性。针对本研究提出的磁气共构混合轴承,主要工作如下:首先,针对电磁轴承在低温透平膨胀机上的应用,降低电磁轴承的功耗和发热从而减小对低温系统的影响,研究从控制系统和绕组配置两个方面进行。控制策略上,针对降低电磁轴承的功耗和发热所采用的零偏置电流电磁轴承会导致轴承-转子系统的高度非线性和不稳定性问题,建立了基于电磁轴承-转子系统的数学模型,分析了控制电流I、位移X和速度项Y的函数关系,设计了线性的定量控制算法并分别在水平和竖直方向的轴向电磁轴承实验台上进行验证。结果表明,通过模型分析,可以得到合适的稳定控制参数,该线性定量控制算法具有良好的控制性能和对外界干扰的鲁棒性。此外,与偏置型电磁轴承相比,零偏置轴向磁轴承的功耗大幅降低。在绕组配置方面,本文针对工程中常用的八磁极电磁轴承,分析了两种常规绕组方式对电磁轴承功耗和转子-轴承系统动态特性的综合影响。结果表明,采用垂直绕组结构的电磁轴承在静载和不平衡质量情况下具有更好的旋转精度,但交叉型绕组的电磁轴承在竖直方向承载力大,重载下电能损耗低,对制冷过程的负面影响小,更适合应用于透平膨胀机等低温设备。其次,针对磁气共构混合轴承中气体轴承的结构特点和运行条件,研究了电磁轴承结构下普通圆柱动压气体轴承的运转性能。针对动压气体轴承结构参数和运行参数对气体轴承静态特性、动态特性以及转子-轴承系统动力学性能的影响进行解耦分析,获得了气体轴承各参数对转子系统综合性能的影响规律。研究结果表明,气体轴承的单一工作参数（运行转速、轴承载荷、气体黏度）或单一结构参数（轴承直径、轴承宽度、半径间隙）对转子-气体轴承系统的多项性能（临界转速、稳定性、振动性能）存在影响,气体轴承的结构参数和工作参数之间也存在耦合。因此在设计透平膨胀机-气体轴承系统时,为保证所设计转子系统同时满足临界转速、稳定性和振动性能,需要充分考虑各结构参数和工作参数的耦合作用及其综合影响。再次,本文针对透平膨胀机运行时需经历启动、转速变化等各种工况,研究了透平膨胀机磁气共构混合轴承转子系统的动力学特性。对透平膨胀机磁气共构混合轴承在不同工作转速下的轴心轨迹、支承力、时域和频域位移响应进行了分析。模拟了转子在启动过程中的瞬态响应。结果表明,磁气混合轴承可以有效地抑制气膜引起的不稳定性和低频振动,有利于恒定转速和启动过程中的稳定安全运行。此外,磁气共构混合轴承由于增强的轴承阻尼而具有更小的振动幅度。与纯电磁轴承相比,磁气共构混合轴承在稳定运行时均具有更小的电磁力,因此温升小,更节能。最后,为避免电磁轴承的能耗和发热,进一步要求磁气共构混合轴承能稳定运行在纯动压模式下,需要解决磁气共构混合轴承的结构和运转耦合问题。由于电磁轴承的名义气隙通常在气体轴承半径间隙的10倍以上,需要解决磁、气间隙尺寸不相容问题。本章针对某一特定透平膨胀机,完成磁气共构混合轴承工程样机方案可行性论证。为解决电磁轴承和气体轴承的结构耦合问题,通过动力学分析选择合适的半径间隙,同时满足气体轴承和电磁轴承的工作需求。在此基础上,进行气体轴承-转子系统设计,考虑气体轴承工作参数和结构参数的互相耦合,以及工作参数和结构参数对转子动力学性能的综合影响,设计出同时满足承载能力、临界转速、稳定性和振动性能的转子-轴承结构。对电磁轴承进行结构设计,提出磁、气轴承转换过程的控制策略。进行高速旋转下的转轴变形和应力分析,验证所提出的转轴结构的可行性。制定详细的加工方案,为磁气共构混合轴承的加工实施奠定基础。
邓志凯[2]（2021）在《基于轨迹法的气体箔片轴承-转子系统动力学特性研究》文中研究表明气体箔片轴承（Gas foil bearing—GFB）支承的超高速离心压缩机已经成为各国竞相研究的热点,在应用中通往超高速时始终面临着一个重要问题:系统的动力不稳定。工程表明,三瓦双向GFB有着更好的运行稳定性。为了揭示三瓦双向GFB—转子系统的动力学特性,论文采用基于时域的轨迹法,建立了轴承—转子系统的耦合场模型,并进行了求解。具体研究内容如下:首先,提出一种“二分法搜索+不动点迭代”的求解策略,建立箔片-气膜的弹流耦合求解模型,确定轴承的静态工作点。然后,采用上述算法计算了整周式刚性、整周式柔性、三瓦双向刚性、三瓦双向柔性表面轴承的静态性能并进行了比较。研究了不同瓦位角及箔片预变形对三瓦双向GFB静态性能的影响。研究表明,柔性表面轴承具有相对较低的承载力,但气膜压力分布相对“均化”。较小的瓦位角和箔片预变形能够提供更大的轴承承载力。基于时域轨迹法,建立了耦合气膜流场、箔片弹性变形和轴颈刚体运动的动力学模型。其中,瞬态气体润滑雷诺方程采用交替隐式迭代差分法求解,顶层箔片基于Mindlin板模型,采用有限元法计算,拱箔等效为“线性弹簧”。通过耦合迭代求解,获得随时间变化的轴颈运动参数。研究了相同转速和无不平衡量下的整周式刚性、整周式柔性、三瓦双向刚性、三瓦双向柔性表面轴承支承的轴颈由轴承中心释放后的动态特性。另外,研究了转速、不平衡量及瓦位角对三瓦双向GFB—转子系统动力学的影响规律。研究表明,柔性表面轴承有更好的运行稳定性,尤其对于三瓦双向GFB,能表现出更高的抗亚同步涡动特性。针对三瓦双向GFB—转子系统,分别研究了非周期载荷激励（阶跃载荷、矩形脉冲载荷、正弦交变载荷）下的系统动力学特性,比较了不同载荷作用下系统瞬态响应的时长、幅值及轴心轨迹。研究表明,GFB具有较强的抗冲击性能,和适应变化载荷的能力。
魏来[3]（2021）在《转子-轴承系统动态特性与轴承磨损特性研究》文中研究表明轴承是航空发动机、车用发动机和燃气轮机等旋转机械的重要支承部件,轴承的健康运行是保证旋转机械正常工作的基础。磨损是导致轴承失效的主要因素之一,磨损的产生降低了轴承和转子系统的运行精度,显着影响整个旋转设备运行可靠性。开展转子-轴承系统中轴承磨损研究和转子系统动态特性研究对于探索轴承磨损演化规律以及磨损影响下的转子系统动态响应变化特点具有重要意义,为转子系统轴承磨损故障诊断提供重要的理论参考。本文以两个角接触球轴承支承的转子-轴承系统为研究对象,深入讨论了转子转速、轴承预紧和转盘位置等参数影响下的轴承磨损演化规律和转子系统动态特性变化特点,利用EMD法结合频谱分析法来对滚动轴承磨损故障进行分析。具体工作主要包括:（1）基于拉格朗日方程建立了五自由度转子-轴承系统的动力学模型。动力学模型中将转轴视为刚体,转盘与转轴的质量集中在转盘的中心;通过建立轴承内部滚动体与滚道接触力与接触变形的关系,获得轴承对转轴的作用力。（2）基于经典的Archard模型,建立了滚动轴承内外滚道磨损深度计算模型。该计算模型中,充分考虑滚动体与滚道接触界面的接触压力分布与滑动速度分布,并引入润滑对磨损系数的影响,建立适用于球轴承滚道磨损深度计算的磨损模型。（3）提出了轴承磨损演化和转子系统动态响应耦合分析方法。一方面,基于动力学分析获得的轴承内部滚动体与滚道的接触参数和速度参数,计算轴承滚道磨损深度;另一方面,将获得的滚道磨损深度视为轴承的轴向游隙引入轴承-转子系统动力学模型中,分析了在不同磨损状态下,转子系统的动态响应。两方面的分析过程交替进行实现轴承磨损与系统动态响应的耦合分析。（4）基于上述的动力学模型、磨损深度模型,依据提出的耦合分析方法,研究了转子转速、轴承预紧和转盘位置等参数对转子系统中轴承磨损演化规律和系统动态特性的影响。结果表明,轴承磨损对转子系统动态特性的影响与转子转速和轴承预紧密切相关;转子转速显着影响轴承的磨损,轴承预紧对轴承磨损影响较小,转盘位置的改变没有导致转子动态特性随轴承磨损深度的显着变化。（5）介绍了 EMD法和互相关分析法,对不同磨损量下转子系统的仿真信号进行EMD分析。基于滚动轴承的早期磨损故障特征,利用EMD法结合频谱分析法来对滚动轴承磨损故障进行分析。结果表明,随着磨损量的增加系统的内圈故障频率成分占比逐渐增加,转动频率所占成分逐渐减小。
高象宏[4]（2021）在《滚道多点缺陷滚动轴承动力学建模与非线性振动特性研究》文中指出滚动轴承是大型复杂旋转机械的核心零部件之一,在设备运转过程中起到了减少磨损、确保设备平稳运转的作用。轴承部件之间的相互作用以相对运动接触和摩擦为主,接触面容易发生点蚀、剥落等局部缺陷,造成轴承系统剧烈的振动和噪音,影响设备的稳定运行,造成一定的经济损失。研究局部缺陷滚动轴承的非线性振动机理,能够为机械设备状态监测、过程维护和故障诊断提供理论指导。本文建立了弹流润滑工况下滚道多点缺陷的滚动轴承动力学模型,分析了缺陷参数与振动响应之间的关系,研究了缺陷轴承的非线性振动特性。论文的主要研究内容与工作总结如下:（1）建立了弹流润滑工况下滚道多点缺陷滚动轴承的动力学模型。简化了转子-轴承-轴承座系统物理模型,用质量-弹簧-阻尼系统描述滚动轴承系统组件之间的接触关系。考虑了综合刚度、综合阻尼、径向游隙和时变位移等激励因素,给出了考虑内外滚道多个缺陷的总时变位移的表达式,计算了滚动体通过承载区时的滑动摩擦力,建立了弹流润滑工况下内外滚道分别存在多个缺陷的滚动轴承系统动力学模型,采用数值方法求解了动力学方程组,并通过机械故障综合模拟实验台（MFS）验证了理论模型。（2）研究了多缺陷情况下轴承系统振动响应与缺陷参数之间的关系。研究了多缺陷情况下内外滚道缺陷数量和缺陷间夹角变化时,时域中振动信号之间的时间间隔与缺陷间角度的函数关系,分析了频域中故障特征频率与滚道缺陷参数之间的数学关系。并通过数值拟合的方法,给出了故障特征频率随缺陷间夹角变化的数学表达式与拟合曲线,探讨了不同缺陷参数对滚动轴承系统振动响应的影响。（3）探究了局部缺陷滚动轴承的非线性振动特性。考虑滚动体高速运转时的离心力、转子不平衡力、径向游隙和非线性Hertz接触力,建立了具有局部缺陷的滚动轴承非线性动力学模型。选用数值方法求解了动力学方程组,通过轨迹图、相图和Poincaré映射图,分别研究了滚动轴承在无缺陷、多点缺陷和复合故障时的非线性振动特性。结果表明随着转速的增加,轴承系统呈现出丰富的非线性动力学行为。
张开鑫[5]（2021）在《旋杯雾化器气浮轴承结构优化及动态特性分析》文中指出随着我国经济的快速发展,对于汽车的需求不断增加,消费者对于汽车的要求也越来越高,汽车不仅要具备良好的驾驶性能,车身外观也要求具有更好的品质。要获得高质量的车身,就需要具有更高性能的涂装设备。在进行车身涂装时,旋杯静电雾化器喷涂是最为常用的涂装方式,凭借其性能稳定、节能环保、涂覆均匀、对人体伤害小等优点,被广泛的应用于自动化喷涂技术中。大多数的旋杯静电雾化器采用的是气动涡轮来进行驱动的,该涡轮的核心部件为静压气浮轴承,其具有回转精度高、稳定性好、清洁环保等优点。决定雾化器喷涂质量的关键因素是涡轮的转速,转速越高则喷涂的涂膜厚度越薄、覆盖的越均匀,而目前国内所使用的雾化器转速通常为30000～45000rpm,如果采用更高的转速,雾化器会出现振动较大、噪音剧烈和运行不平稳的状况,无法保证喷涂的质量。针对以上问题,本文从对气动涡轮的稳定性产生直接影响的静压气浮轴承出发,创新优化了一组新的静压气浮轴承-转子系统,并通过对其进行动态特性分析和振动实验后,证明了优化方案是可行的,优化后的旋杯雾化器可在转速为60000rpm下平稳运行,且该方案已被用于实际产品中。主要研究内容由以下几个方面构成:1.通过气体润滑理论,对N-S方程、状态方程、连续性方程及一般形式的雷诺方程进行推导,建立了静压气浮轴承的压力气膜数学计算模型,并以此模型进行有限元分析,计算轴承的承载力和刚度。2.利用三维建模软件UG对压力气膜的三维流域建立模型,采用ANSYS Workbench中的FLUENT流体有限元分析软件对静压气浮轴承进行了分析,分别研究了静压气浮径向轴承和止推轴承的静态特性,并探究了不同结构参数对于轴承承载力和刚度的影响,从中选择了最优的轴承结构参数。3.根据气体润滑理论,进行了动压效应的理论推导,并利用FLUENT软件分析研究了动压效应对于静压气浮径向轴承承载力和刚度的影响,验证了在动压效应下优化后的轴承承载力与刚度是否符合设计要求。4.对优化后的气动涡轮轴承-转子系统建立三维模型,并对其进行模态分析和谐响应分析,得到了系统的低阶固有频率和振型,并根据固有频率计算其临界转速;后通过对轴承-转子系统施加一个外载荷进行谐响应分析,研究了其在不同频率的外载荷下轴承安装位置的振动速度响应变化。对优化后的雾化器进行实验测试,通过研究不同转速下的振动速度是否在合理范围内,验证了优化方案的合理性。
宋来运[6]（2020）在《动静压气浮轴承-转子系统的动静态特性及稳定性研究》文中研究说明动静压气浮轴承以其摩擦小、精度高、无污染等优点,被广泛应用于高速/高精度加工领域。而以动静压气浮轴承为支撑系统的高速/高精度动静压气浮主轴作为超精密机床的核心零部件,是超精密机床实现超高精度加工的根本基础。然而,动静压气浮轴承还存在刚度较低,承载能力不高和容易失稳等问题,这些问题制约了动静压气浮主轴在高效、稳定、可控和工业化的超精密加工领域的应用。因此,围绕动静压气浮主轴动静态性能的理论分析及动静压气浮主轴系统动态稳定性的影响机理这两个关键基础科学问题,本文从理论和实验验证两个层面对动静压气浮轴承-转子系统的静态性能、动态性能和动态稳定性等综合性能进行了系统性的研究,分析验证了动静压气浮主轴的优化设计参数对主轴系统动静态特性的影响规律,为设计研发高速/高精度动静压气浮主轴系统提供理论基础和技术支持。本文建立了高速动静压气浮径向轴承的静态性能分析模型,针对高速工况下流量系数不准确的科学问题,基于有限单元法,提出流量系数的修正公式,并探究了流量系数对动静压气浮径向轴承静态性能的影响。利用修正后的流量系数模型,建立了5自由度动静压气浮轴承组的静态性能计算分析模型,提出了5自由度动静压气浮轴承组角刚度的计算方法,解析了轴承结构参数对动静压气浮轴承系统静态性能的影响。动静压气浮轴承的动态特性是轴承-转子系统稳定性研究的基础。为此,本文建立了动静压气浮轴承动态性能的分析计算模型,解析了轴承参数对动刚度和动阻尼的影响规律;针对研制的螺旋沟槽微结构动静压气浮轴承,通过变换雷诺方程,提出了螺旋沟槽微结构的数值处理办法,阐明了螺旋沟槽的作用机理,优化了螺旋沟槽微结构的结构参数;基于动静压气浮轴承的动刚度和动阻尼,建立了转子系统的有限元模型,计算了转子系统的固有频率,为研究动静压气浮轴承-转子系统的临界转速和稳定性提供了数据基础。基于动静压气浮轴承动态特性的研究,研究了一般动静压气浮轴承-转子系统和带螺旋沟槽微结构的动静压气浮轴承-转子系统的动态稳定性,分别解析了轴承结构参数和沟槽结构参数对主轴系统稳定性的影响,并基于最终的设计参数,计算分析了两系统的临界转速。通过数值求解非稳态雷诺方程,提出了动静压气浮轴承-转子系统回转精度的计算模型,阐释了主轴转速、负载、动平衡等级及转子质量等因素产生的典型非线性动力学行为,解析了动静压气浮轴承的结构参数对动静压气浮主轴回转精度的影响。最后,研制了一台高速动静压气浮主轴,搭建了主轴动静态特性实验平台,测量了高速动静压气浮主轴的动态振动,对动静压气浮主轴系统的临界转速和稳定性特性进行了验证;测量了高速动静压气浮主轴的动态跳动,验证了主轴回转精度模型的有效性。研制了一台高精度动静压气浮磨床主轴,针对其静态性能进行了测试,验证了动静压气浮轴承静态性能的仿真模型的准确性;测量分析了高精度气浮磨床主轴的动态特性,对动静压气浮轴承的动态稳定性及主轴回转精度模型进行了验证。
尚高星[7]（2020）在《微气体轴承-转子非线性系统的静动态特性研究》文中研究说明微型高速气体轴承作为微型涡轮发动机和微型电机等新一代微机电动力系统的关键部件,其高速运转时的静、动态特性对整机的非线性动力学设计尤为重要。针对新一代微机电系统的微型高速气体轴承-转子非线性系统,围绕其静、动态特性和动力学行为等方面展开相关研究。论文的主要研究内容如下:1、针对微型固定瓦-可倾瓦气体组合轴承,结合一阶滑移模型,考虑了稀薄效应的影响,修正了气体润滑的Reynolds方程。基于Galerkin加权余量法,求解了修正的Reynolds方程,获得了微型固定瓦-可倾瓦气体组合轴承的非线性气膜压力分布,分析了稀薄效应对气膜压力的影响,讨论了不同努森数、轴承数和偏心率时,微型固定瓦-可倾瓦气体组合轴承的静态特性。2、针对微型气体轴承Reynolds方程,将动态偏心率、偏位角表示为具有复数形式的含周期性扰动,在复平面内得到动态气膜压力。运用偏导数法,计算了气体轴承的动态刚度和阻尼系数,研究了考虑气体稀薄效应、偏心率和轴径扰动频率等参数,对三轴向槽气体轴承动态性能的影响规律。3、针对微机电系统中三轴向槽气体轴承支承的转子系统,建立了非线性动力学方程。利用轴颈中心运动轨迹图、Poincare映射图以及时间历程图分析了微型动压气体轴承-转子系统的动力学行为,研究了气体稀薄效应和对转子动力学响应的影响。4、考虑温度和压力对气膜粘度、密度和气流速度等的影响,基于轴承轴瓦的温度场方程、气膜能量方程、热流连续方程及修正的Reynolds方程,构建了微型动压气体轴承的热流体动力润滑模型。在此模型基础上,分析了轴承转速和偏心率对微型动压气体轴承气膜温度分布和静态性能的影响。本文的研究可为新一代微机电系统气体支承轴承-转子系统的摩擦学设计和动力学设计提供一定的理论参考。
曹远龙[8]（2020）在《记忆合金型气体动压轴承性能及其支承转子非线性动力学研究》文中研究表明气体箔片轴承以低粘度的环境气体作为工作介质实现高速转子的无油润滑,使转子系统具有高转速、高能量转化率、轻量、无污染等优点,被广泛用于高速的航空航天装备,能源动力等领域。但由于系统的运行条件和需求的恒变性以及不同的激励源影响转子的运动规律,导致转子出现大幅度振动甚至顶箔与转子之间的碰磨和系统失效,严重约束气体箔片轴承的推广和新设备的出现。针对这些问题,本文提出了一种记忆合金型主动变刚度气体动压轴承（SMA轴承）,采用记忆合金（SMA）弹簧作为轴承的柔性支承结构,以SMA材料可逆变性和相变引起的材料属性变化实现改变轴承性能的目的,调整转子的工作状态。论文的主要内容和研究成果如下:建立SMA材料的本构模型并搭建SMA材料属性测量实验台,获得SMA材料相变的开始和结束温度以及材料相变引起的弹性模量和尺寸变化。建立考虑SMA弹簧的相变属性、弹簧间的预载和相互摩擦的轴承结构刚度矩阵,并联有限元法计算的顶箔刚度矩阵,得到SMA轴承结构的总刚度理论模型。搭建静态推拉实验台,测得SMA相变前后轴承的滞回曲线,验证支承结构理论模型的合理性和SMA材料相变对轴承结构力学性能的影响,为该型轴承的理论预测奠定基础。耦合描述气膜压力的雷诺方程和结构变形的运动方程,构建SMA轴承的理论预测模型。利用有限差分法将连续气膜压力离散化并将其对应分配到轴承结构刚度的支承节点,通过牛顿-瑞普逊迭代法耦合计算雷诺方程和结构运动方程,求出轴承特性稳态条件的数值解。讨论不同载荷、转速、SMA弹簧的排列方式和SMA材料状态条件下气膜压力和气膜厚度分布、转子稳态位置和轴承极限承载力的变化规律,为该类型的SMA轴承结构设计提供指导方向。搭建激振实验台,在不同激励幅值下测量SMA轴承结构刚度和阻尼随激励频率的变化规律,证明SMA材料相变过程会明显影响SMA轴承结构动态刚度和阻尼系数。基于小扰动法对瞬态雷诺方程和支承结构运动方程进行线性化分解,采用有限差分法求解,进而得到不同结构参数与SMA轴承动态刚度和阻尼系数的变化关系。建立SMA轴承非线性计算模型,讨论不平衡距离及结构排列方式对运行状态的影响。通过分析热量在SMA轴承结构和转子上的传递路径以及冷却量和SMA弹簧上的加热量对热传递路径的影响,推导出轴承支承结构和转子的等效热阻模型。考虑气膜端泄量对气膜温度边界的作用以及转子内部空间和露出轴承的转子长度、轴承套构成的温度边界条件,建立气膜温度和气膜压力相互作用的热弹流理论模型,利用有限差分法计算出气膜温度的空间分布。搭建轴承温度测量系统获得不同转速的温度分布,验证理论模型的有效性并分析不同载荷、名义间隙条件下各结构单元的温度以及SMA弹簧加热和冷却情况的各结构单元散热能力,说明轴承设计的冷却方式的合理性。考虑转子的不平衡质量、陀螺效应以及气膜力对转子的影响,建立转子运动方程、雷诺方程、结构变形方程的系统非线性动力学模型,通过威尔逊-西塔法求解转子运动方程,获得转子在下一时间的加速度,继而得到转子的运动规律和下一时间的气膜对转子的作用力。建立SMA轴承支承的转子运动测试和数据采集实验台,分析不同间隙对转动振动的影响,并以实验数据验证计算的轴心振动频率和幅值,讨论不同载荷、不平衡距离、弹簧丝径及其排列方式对转子振动响应的影响。计算结果证明SMA弹簧相变引起的弹性模量和结构尺寸的变化可以改变次同步振动频率,在轴承周向合理布置SMA弹簧能够提高系统的稳定性。综上所述,本文将可改变材料属性的智能材料即SMA引入到气体轴承中,作为气体轴承的支承结构,可以实现改变轴承性能,调整SMA轴承支承的转子系统的稳定性和承载力。通过实验和理论模型研究不同结构参数和运行参数对轴承静动态特性、非线性运动规律、温度分布及其转子系统动力学响应的影响,证明SMA材料相变可以有效改变转子系统性能,设计的冷却系统可以快速降低轴承的温度和恢复SMA材料初始状态。
邱习强[9]（2020）在《流固耦合作用下气体轴承-转子系统动态特性及结构优化》文中研究表明高速铣削加工中零件的加工质量很大程度上取决于主轴的动态特性及系统的运行平稳性,在高速运转下,采用气体轴承为支撑的电主轴气膜流场与转子之间存在强耦合作用。为适应高速精密加工发展需求,对于不同载荷激励及各种工况下的高速气体轴承-转子系统的耦合分析尤为重要。本论文以气体轴承-转子系统为研究对象,针对以静压气体轴承为支撑的高速轴承-转子系统在铣削过程中气膜流场及转子位移动态响应、转子轴心轨迹、流场压力变化等方面进行深入研究:基于流固耦合法分析转子在不同转速下转子轴心轨迹及动态特性系数变化规律,通过对模型的CFD数值建模及N-S方程的推导分析轴承-转子系统轴心轨迹和频谱特性,并结合轴承动态特性系数进一步分析转子轴心轨迹的变化规律。结果表明:转子轴心轨迹受转速影响很大。系统在转速20000r/min时出现明显的涡动现象,轴心轨迹开始发散,转子达到共振频率,轴承的稳定性变差。采用CFD数值计算,分区划分、局部加密的三维建模方法,并结合流固耦合法研究整个轴承-转子系统在不同阶跃载荷作用下的系统动态特性系数的变化趋势和流场的分布规律。与稳态阶跃载荷相比,瞬态阶跃力下转子超调量明显减小,且转子的稳定时间也有所缩短,原因是瞬态阶跃载荷下,10ms之前的阶跃载荷已经使转子系统流场与固体场达到耦合平衡,此时气膜已经具有一定的刚性使系统具备一定的抗载荷能力。基于小孔节流式气体轴承,以承载力和刚度为优化目标来优化轴承结构参数,如:节流孔周向位置、孔径、孔数进行参数优化设计。研究结果表明:小孔节流式静压气体轴承承载力提高约60%,刚度提升约为15%。环面和小孔节流两种节流形式下轴承-转子系统流固耦合仿真分析结果表明:以小孔节流为支撑的轴承-转子系统的承载能力明显得到大幅度提升。搭建了气体轴承-转子系统性能测试实验台,针对不同工况条件下的气体轴承-转子系统进行了实验测试。首先采用非接触加载方式获得电主轴静止、不同转速下的转子位移变化规律,并与仿真结果对比分析;通过对加工样件进行铣削测试,获得铣削力瞬态变化规律。
贠永胜[10]（2019）在《动静压气体轴承动态特性分析与稳定性控制方法研究》文中提出气体轴承具有转速高、精度高、低摩擦、工作范围广等优点。因此,在航空航天、精密仪器、医疗器械等领域得到了广泛的应用。轴承-转子系统作为旋转机械的核心部件,其运行稳定性决定了设备能否正常工作。在高速运行状态下,气体轴承-转子系统具有极强的非线性特性,其中气膜力具有极强的非线性特征,是引起轴承-转子系统失稳的重要因素。因此,有必要研究轴承的动态特性,提高系统的运行稳定性。本文主要开展了以下研究:（1）阐明了气体轴承的结构形式以及气体轴承工作的基本原理,介绍了本文实验对象球面动静压气体轴承特点;分析了轴承-转子系统气膜失稳机理,阐述了基于转子振动图谱分析的系统稳定性分析方法;研究了基于转子振动数据求解轴承动态特性系数的计算方法,并编制了Matlab程序计算轴承瞬态动态特性系数。（2）搭建了气体轴承-转子系统实验台,选用了合适的测试实验设备用;进行了轴承瞬态动态特性测试分析实验,研究了气体轴承动态特性系数计算所需数据的采集、处理和转化方法。（3）以图谱分析方法分析了动静压气体轴承稳定性,得到了升速过程中转子的振动特性;计算了转子振动偏心量、轴承瞬态动态特性系数,分析了轴承-转子系统稳定变化期间轴承动态特性系数与偏心量的瞬态变化关系,分析了轴承-转子系统的失稳力学机理;研究了偏心量、转速、供气压力等运行参数对轴承动态特性系数的影响规律。（4）研究了轴承-转子系统的稳定性控制原理,基于稳定性控制原理和调频耦合技术,提出了轴承-转子系统的稳定性控制方法,优化轴承动态特性;进行了动静压气体轴承运行稳定性控制实验研究,验证了稳定性控制方法的有效性。
二、轴承-转子系统动态特性研究的数值方法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、轴承-转子系统动态特性研究的数值方法（论文提纲范文）
（1）透平膨胀机磁气共构混合轴承结构及运转耦合特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 气体轴承的研究现状 |
| 2.1.1 气体轴承的发展概况 |
| 2.1.2 气体轴承的工作原理 |
| 2.2 电磁轴承的研究现状 |
| 2.2.1 电磁轴承的发展概况 |
| 2.2.2 电磁轴承的工作原理 |
| 2.3 磁气混合轴承的研究现状 |
| 2.3.1 磁气混合轴承的结构形式 |
| 2.3.2 磁气混合轴承的轴承类型 |
| 2.3.3 磁气混合轴承的实验研究 |
| 2.3.4 磁气混合轴承的控制策略 |
| 2.3.5 磁气混合轴承的发展趋势 |
| 2.3.6 磁气混合轴承的关键技术 |
| 2.3.7 本文研究目标和研究内容 |
| 3 低功耗电磁轴承转子系统综合性能分析 |
| 3.1 电磁轴承控制系统数学模型 |
| 3.2 零偏置电磁轴承控制策略 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 数学模型 |
| 3.2.3 零偏置电磁轴承实验装置 |
| 3.2.4 实验验证 |
| 3.3 电磁轴承绕组配置的综合影响 |
| 3.3.1 两种绕组结构 |
| 3.3.2 两种绕组配置磁场分析 |
| 3.3.3 两种绕组配置特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 圆柱动压气体轴承转子系统参数解耦分析 |
| 4.1 动压气体轴承静态特性 |
| 4.1.1 气体润滑雷诺方程 |
| 4.1.2 雷诺方程数值求解 |
| 4.1.3 动压气体轴承压力分布分析 |
| 4.1.4 动压气体轴承承载特性分析 |
| 4.2 动压气体轴承动态特性 |
| 4.2.1 动压气体轴承动态特性求解 |
| 4.2.2 动压气体轴承动态特性分析 |
| 4.3 透平膨胀机转子-气体轴承系统动力学分析 |
| 4.3.1 气体轴承-转子系统模型与参数 |
| 4.3.2 气体轴承-转子系统临界转速 |
| 4.3.3 气体轴承-转子系统失稳机理 |
| 4.3.4 气体轴承-转子系统稳定性分析 |
| 4.3.5 气体轴承-转子系统动力学方程 |
| 4.3.6 气体轴承-转子系统轴心轨迹分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 磁气共构混合轴承转子系统动力学特性分析 |
| 5.1 轴承-转子动力模型 |
| 5.2 控制参数的影响 |
| 5.3 工作转速轴心轨迹分析 |
| 5.4 启动瞬态分析 |
| 5.5 空气摩擦损耗分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 透平膨胀机磁气共构混合轴承耦合设计 |
| 6.1 磁气共构混合轴承应用价值 |
| 6.2 磁气共构混合轴承关键技术 |
| 6.3 磁气共构混合轴承耦合设计 |
| 6.3.1 磁气共构混合轴承设计流程 |
| 6.3.2 透平膨胀机转子动力学分析 |
| 6.3.3 磁、气轴承耦合分析 |
| 6.3.4 气体轴承结构参数设计 |
| 6.3.5 电磁轴承结构参数设计 |
| 6.4 磁气共构混合轴承转子静/动态性能综合分析 |
| 6.4.1 透平膨胀机HGMB-转子结构 |
| 6.4.2 静态性能分析 |
| 6.4.3 临界转速分析 |
| 6.4.4 稳定性分析 |
| 6.4.5 轴心轨迹分析 |
| 6.5 加工方案与检测控制系统设计 |
| 6.5.1 磁气共构混合轴承加工方案制定 |
| 6.5.2 磁气共构混合轴承检测系统设计 |
| 6.5.3 磁气共构混合轴承控制策略设计 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 本章小结 |
| 7.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）基于轨迹法的气体箔片轴承-转子系统动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 气体轴承发展概述 |
| 1.3 气体箔片轴承—转子系统动力学研究现状 |
| 1.3.1 气体箔片轴承—转子系统国外研究现状 |
| 1.3.2 气体箔片轴承—转子系统国内研究现状 |
| 1.4 本文研究内容、思路及章节安排 |
| 2 基于差分法的气体润滑数值计算 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 气体润滑基本方程 |
| 2.2.1 气体润滑雷诺方程 |
| 2.2.2 气膜厚度方程 |
| 2.3 静态雷诺方程的有限差分求解 |
| 2.3.1 差分方程的构造 |
| 2.3.2 边界条件及差分方程求解 |
| 2.4 基于质量流量守恒的静态气体压力控制方程及求解 |
| 2.4.1 静态气体压力控制方程 |
| 2.4.2 方程的离散求解 |
| 2.5 基于交替隐式迭代法的非定常雷诺方程求解 |
| 2.5.1 交替隐式迭代法求解原理 |
| 2.5.2 交替隐式迭代格式的构造与求解 |
| 2.6 算例及分析 |
| 2.6.1 程序验证及求解效率分析 |
| 2.6.2 三瓦双向GFB静态气膜压力分布 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 气体箔片轴承静态特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 轴承模型及基本假定 |
| 3.3 GFB 的弹流耦合求解 |
| 3.3.1 基于Mindalin板的顶层箔片力学模型 |
| 3.3.2 拱箔刚度计算 |
| 3.3.3 弹流耦合求解流程 |
| 3.3.4 算例及分析 |
| 3.4 静态工作点求解 |
| 3.4.1 求解策略与流程 |
| 3.4.2 刚性、柔性表面轴承静态工作点对比 |
| 3.5 顶箔预变形对三瓦双向GFB的静态性能影响 |
| 3.6 瓦位角对三瓦双向GFB的静态性能影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 气体箔片轴承—转子系统动力学分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于时域轨迹法的GFB—转子系统动力学建模及求解 |
| 4.2.1 转子动力学方程 |
| 4.2.2 轴颈时域推进的Verlet算法 |
| 4.2.3 轨迹法求解流程及程序验证 |
| 4.3 基于轨迹法的整周式气体轴承转子系统动力学特性分析 |
| 4.3.1 整周式刚性、柔性表面气体轴承稳定性比较 |
| 4.3.2 整周式刚性表面气体轴承亚同步涡动特性分析 |
| 4.3.3 整周式柔性表面气体轴承亚同步涡动效应分析 |
| 4.4 三瓦双向GFB—转子系统动力学特性分析 |
| 4.4.1 刚性、柔性表面三瓦双向气体轴承动力学特性对比 |
| 4.4.2 转速对三瓦双向GFB—转子系统动力学的影响 |
| 4.4.3 不平衡量对三瓦双向GFB—转子系统动力学的影响 |
| 4.4.4 瓦位角对三瓦双向GFB—转子系统动力学的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 非周期载荷激励下三瓦双向GFB—转子系统动力学特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单向阶跃载荷激励下系统动力学特性分析 |
| 5.2.1 单向阶跃载荷函数 |
| 5.2.2 阶跃载荷激励下系统动力学特性分析 |
| 5.3 单向矩形脉冲载荷激励下系统动力学特性分析 |
| 5.3.1 单向矩形脉冲载荷函数 |
| 5.3.2 矩形脉冲载荷激励下系统动力学特性分析 |
| 5.4 单向正弦交变载荷激励下系统动力学特性分析 |
| 5.4.1 单向正弦交变载荷函数 |
| 5.4.2 正弦交变载荷激励下系统动力学特性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 1. 在研期间发表的学术成果 |
| 2. 在研期间参与的科研项目 |
（3）转子-轴承系统动态特性与轴承磨损特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状与分析 |
| 1.2.1 滚动轴承理论模型发展 |
| 1.2.2 磨损模型发展 |
| 1.2.3 滚动轴承磨损与动力学耦合模型 |
| 1.2.4 故障诊断技术研究现状 |
| 1.3 论文主要内容及组织结构 |
| 1.3.1 主要内容 |
| 1.3.2 组织结构 |
| 第二章 轴承-转子系统动力学模型基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 滚动轴承简介 |
| 2.2.1 滚动轴承的基本结构与工作原理 |
| 2.2.2 滚动轴承的主要失效形式 |
| 2.2.3 滚动轴承故障特征频率 |
| 2.2.4 滚动轴承振动区间的划分 |
| 2.3 赫兹接触理论 |
| 2.4 动力学理论及求解方法 |
| 2.4.1 拉格朗日方程 |
| 2.4.2 龙格-库塔法 |
| 2.4.3 快速傅里叶变换 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 轴承-转子系统动力学模型与轴承磨损模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 滚动轴承振动分析 |
| 3.2.1 滚动轴承振动理论 |
| 3.2.2 滚动轴承振动机理 |
| 3.3 转子-轴承系统动力学模型 |
| 3.3.1 轴承载荷-位移关系 |
| 3.3.2 五自由度系统动力学模型 |
| 3.4 轴承磨损深度计算模型 |
| 3.5 转子系统动态响应与轴承磨损耦合方法 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 轴承-转子系统动态特性与滚动轴承磨损演化研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 转子轴承系统结构参数 |
| 4.3 系统特征频率 |
| 4.4 加速度信号分析 |
| 4.4.1 转速影响下系统动态特性与轴承磨损演化规律 |
| 4.4.2 预载影响下系统动态特性与轴承磨损演化规律 |
| 4.4.3 转盘位置影响下系统动态特性与轴承磨损演化规律 |
| 4.5 位移信号分析 |
| 4.5.1 转速影响下系统动态特性分析 |
| 4.5.2 预载影响下系统动态特性分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于EMD故障诊断方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 EMD法基本原理 |
| 5.2.1 瞬时频率 |
| 5.2.2 固有模态函数及EMD分解过程 |
| 5.2.3 停止准则 |
| 5.2.4 互相关分析 |
| 5.2.5 峭度 |
| 5.3 基于EMD滚动轴承磨损故障诊断研究 |
| 5.3.1 基于EMD滚动轴承磨损故障诊断步骤 |
| 5.3.2 EMD故障数据分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（4）滚道多点缺陷滚动轴承动力学建模与非线性振动特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号注释表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 滚动轴承动力学建模国内外研究现状 |
| 1.2.1 局部缺陷滚动轴承动力学建模分析 |
| 1.2.2 复合故障滚动轴承动力学建模分析 |
| 1.2.3 滚动轴承弹流润滑国内外研究现状 |
| 1.3 滚动轴承非线性振动特性国内外研究现状 |
| 1.4 本课题来源以及研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 本课题研究的主要内容 |
| 第2章 滚动轴承弹流润滑刚度、阻尼计算 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 等温点接触弹流润滑方程 |
| 2.2.1 弹流润滑刚度计算 |
| 2.2.2 弹流润滑阻尼计算 |
| 2.3 综合刚度计算 |
| 2.3.1 曲率计算 |
| 2.3.2 接触刚度的计算 |
| 2.3.3 综合刚度的计算 |
| 2.4 综合阻尼计算 |
| 2.4.1 结构阻尼的计算 |
| 2.4.2 综合阻尼的计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 转子-轴承-轴承座系统动力学建模 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 模型的假设及简化 |
| 3.2.1 模型的假设 |
| 3.2.2 模型的简化 |
| 3.3 局部缺陷描述 |
| 3.3.1 内滚道缺陷的描述 |
| 3.3.2 外滚道缺陷的描述 |
| 3.3.3 时变位移的描述 |
| 3.4 动力学方程组 |
| 3.4.1 滑动摩擦力的计算 |
| 3.4.2 动力学方程组的建立 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 模型求解与实验验证 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 动力学方程组的求解 |
| 4.3 实验验证 |
| 4.3.1 实验平台 |
| 4.3.2 实验条件 |
| 4.3.3 外滚道缺陷模拟与实验信号对比 |
| 4.3.4 内滚道缺陷模拟与实验信号对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 不同缺陷参数对振动响应的影响 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 缺陷间角度变化对轴承振动响应的影响 |
| 5.2.1 外滚道缺陷间角度变化时轴承的振动响应 |
| 5.2.2 内滚道缺陷间角度变化时轴承的振动响应 |
| 5.3 外滚道缺陷位置对轴承振动响应的影响 |
| 5.3.1 外滚道缺陷左侧放置时轴承的振动响应 |
| 5.3.2 外滚道缺陷右侧放置时轴承的振动响应 |
| 5.4 缺陷数量变化对轴承振动响应的影响 |
| 5.4.1 外滚道多缺陷时轴承的振动响应 |
| 5.4.2 内滚道多缺陷时轴承的振动响应 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 局部缺陷滚动轴承非线性动态特性研究 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 局部缺陷滚动轴承非线性动力学建模 |
| 6.2.1 轴承非线性因素 |
| 6.2.2 局部缺陷轴承接触力 |
| 6.2.3 局部缺陷非线性动力学建模 |
| 6.3 方程无量纲化处理 |
| 6.3.1 引入无量纲参数 |
| 6.3.2 动力学方程无量纲化处理 |
| 6.4 不同缺陷时滚动轴承非线性振动特性 |
| 6.4.1 无缺陷轴承的轨迹图、相图和Poincaré映射图 |
| 6.4.2 外滚道两缺陷轴承的轨迹图、相图和Poincaré映射图 |
| 6.4.3 内滚道两缺陷轴承的轨迹图、相图和Poincaré映射图 |
| 6.4.4 内外滚道复合故障轴承的轨迹图、相图和Poincaré映射图 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 主要创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文及科研成果 |
| 附录 B 攻读学位期间所参与的科研项目 |
（5）旋杯雾化器气浮轴承结构优化及动态特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题的来源及研究意义 |
| 1.2 气动涡轮离心雾化装置的概述 |
| 1.2.1 气动涡轮离心雾化装置的工作原理 |
| 1.2.2 气动涡轮轴承-转子系统概念 |
| 1.2.3 气动涡轮运行不平稳的问题分析 |
| 1.3 气浮轴承国内外发展状况及应用 |
| 1.3.1 国外气浮轴承发展及研究现状 |
| 1.3.2 气浮轴承国内发展及研究现状 |
| 1.4 本文的研究内容与特色 |
| 2.静压气浮轴承气体润滑理论及数学计算模型 |
| 2.1 静压气浮轴承的工作原理 |
| 2.1.1 静压气浮轴承节流器的特点及选择 |
| 2.2 静压气浮轴承的数学计算模型 |
| 2.3 静压气体润滑理论 |
| 2.3.1 N-S方程 |
| 2.3.2 连续性方程 |
| 2.3.3 状态方程 |
| 2.3.4 Reynolds方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 气动涡轮静压气浮轴承的静态优化设计 |
| 3.1 静压气浮径向轴承的静态特性分析与优化 |
| 3.1.1 静压气浮径向轴承承载力和刚度的计算及支承方式优化 |
| 3.1.2 气浮轴承的有限元分析 |
| 3.1.3 仿真软件的介绍及数学计算模型的结构化网格划分 |
| 3.1.4 静压气浮径向轴承的结构参数优化 |
| 3.2 静压气浮止推轴承的结构参数优化 |
| 3.2.1 静压气浮止推轴承的工作原理 |
| 3.2.2 静压气浮止推轴承的有限元分析 |
| 3.2.3 结构参数的优化设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 静压气浮径向轴承动压润滑效应对其性能的影响 |
| 4.1 气体动压润滑 |
| 4.1.1 不可压缩流体的动压效应 |
| 4.1.2 可压缩流体的动压效应 |
| 4.2 静压气浮径向轴承动压效应仿真 |
| 4.2.1 转速对静压气浮径向轴承承载力的影响 |
| 4.2.2 动压效应下供气压力对轴承性能的影响 |
| 4.2.3 动压效应下偏心率对轴承承载力的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 气动涡轮轴承-转子系统的动态特性研究 |
| 5.1 静压气浮轴承-转子系统的模态分析 |
| 5.1.1 模态分析的基本理论 |
| 5.1.2 静压气浮轴承-转子系统的模态分析 |
| 5.1.3 气动涡轮空心轴的临界转速 |
| 5.2 静压气浮轴承-转子系统的谐响应分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 旋杯雾化器气动涡轮离心雾化装置的振动实验 |
| 6.1 实验设备及其参数 |
| 6.2 实验结果及数据分析 |
| 6.3 实验结果分析与总结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
| 致谢 |
（6）动静压气浮轴承-转子系统的动静态特性及稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 动静压气浮主轴概况 |
| 1.2.1 气浮轴承应用现状 |
| 1.2.2 超高速/超精密动静压气浮主轴的产业现状 |
| 1.3 动静压气浮轴承-转子系统的研究现状 |
| 1.3.1 动静压气浮轴承流量系数研究 |
| 1.3.2 动静压气浮轴承静态特性研究 |
| 1.3.3 动静压气浮轴承动态特性研究 |
| 1.3.4 动静压气浮轴承-转子系统稳定性及回转精度研究 |
| 1.4 现有研究的问题分析 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 动静压气浮轴承的流量系数及静态性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 动静压气浮轴承的流量系数研究 |
| 2.2.1 动静压气浮轴承流量系数及有限元计算模型 |
| 2.2.2 高速动静压气浮径向轴承流量系数的研究及修正 |
| 2.2.3 高速动静压气浮轴承流量系数的实验验证 |
| 2.3 基于流量系数修正的动静压气浮轴承静态性能研究 |
| 2.3.1 流量系数对动静压气浮径向轴承静态性能影响 |
| 2.3.2 基于修正流量系数模型下轴承参数对轴承静态性能的影响 |
| 2.4 多自由度动静压气浮轴承系统的角刚度性能研究 |
| 2.4.1 动静压气浮轴承系统的角刚度概述 |
| 2.4.2 多自由度动静压气浮轴承角刚度计算方法 |
| 2.4.3 多自由度动静压气浮轴承组静态性能研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 动静压气浮轴承的动态性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于有限差分法的动静压气浮轴承动态性能研究 |
| 3.2.1 动静压空气轴承的有限差分法计算模型 |
| 3.2.2 动静压气浮轴承的动态性能研究 |
| 3.3 螺旋沟槽结构对动静压气浮轴承的动态性能影响研究 |
| 3.3.1 雷诺方程的变换及螺旋沟槽处理办法 |
| 3.3.2 螺旋沟槽的作用机理研究 |
| 3.4 基于有限元的转子系统动态性能分析 |
| 3.4.1 动静压轴承系统的模型建立 |
| 3.4.2 动静压轴承转子系统的固有频率研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 动静压气浮轴承-转子系统的动态稳定性分析和主轴回转精度研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 动静压气浮轴承-转子系统动态稳定性研究 |
| 4.2.1 动静压气浮轴承系统的稳定性判据及分析方法 |
| 4.2.2 动静压气浮轴承-转子系统的稳定性及临界速度分析 |
| 4.2.3 沟槽结构的动静压气浮轴承的稳定性影响分析 |
| 4.3 动静压气浮主轴系统回转精度研究 |
| 4.3.1 雷诺方程的时域求解及主轴径向回转精度计算模型 |
| 4.3.2 主轴典型非线性动力学分析 |
| 4.3.3 主轴系统参数对其回转精度的影响分析 |
| 4.3.4 动平衡水平及轴承结构参数对回转精度的影响分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高速/高精度动静压气浮轴承-转子系统的动静态性能实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高速动静压气浮轴承-转子系统实验平台搭建 |
| 5.2.1 高速动静压气浮主轴的整体结构 |
| 5.2.2 高速动静压主轴的关键零部件设计制造 |
| 5.3 高速动静压气浮主轴的动态性能实验 |
| 5.3.1 高速动静压气浮主轴的动态振动实验 |
| 5.3.2 高速动静压气浮主轴的动态跳动实验 |
| 5.4 高精度动静压气浮轴承-转子系统实验平台搭建 |
| 5.4.1 高精度动静压气浮主轴整体设计 |
| 5.4.2 高精度动静压气浮主轴关键零部件设计及制造 |
| 5.5 高精度动静压气浮主轴的静态性能测量实验 |
| 5.5.1 径向/轴向刚度实验 |
| 5.5.2 耗气量实验 |
| 5.6 高精度动静压气浮主轴的动态性能实验 |
| 5.6.1 高精度动静压气浮主轴的振动测量实验 |
| 5.6.2 高精度动静压气浮主轴的回转精度测量实验 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间所发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）微气体轴承-转子非线性系统的静动态特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 本文的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外微型气体轴承的研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 2 基于有限元方法的微气体轴承静态特性分析 |
| 2.1 有限元法 |
| 2.2 微气体轴承的数学模型 |
| 2.2.1 气体状态方程 |
| 2.2.2 Reynolds方程的无量纲化 |
| 2.3 一阶滑移修正Reynolds方程 |
| 2.4 一阶滑移边界有限元法Reynolds方程求解 |
| 2.5 轴承承载力的求解 |
| 2.5.1 可倾瓦气膜力求解 |
| 2.5.2 微气体轴承气膜力的组装 |
| 2.6 计算流程图 |
| 2.7 数值算例 |
| 2.8 小结 |
| 3 微型动压气体轴承的动态特性分析 |
| 3.1 微型三轴向槽气体轴承的动态特性系数 |
| 3.2 具有稀薄效应的静态Reynolds方程 |
| 3.3 具有稀薄效应的动态Reynolds方程 |
| 3.4 具有稀薄效应微气体轴承动态特性的求解 |
| 3.5 数值算例 |
| 3.5.1 轴径扰动频率对动态特性的影响 |
| 3.5.2 偏心率对动态特性的影响 |
| 3.5.3 稀薄效应对动态特性的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 微型动压气体轴承-转子系统动力学特性分析 |
| 4.1 微型三轴向槽气体轴承计算模型 |
| 4.2 微型气体轴承-转子系统模型 |
| 4.3 气体轴承-转子系统动力学方程计算 |
| 4.4 数值算例 |
| 4.4.1 考虑稀薄效应的必要性分析 |
| 4.4.2 努森数对转子动力学特性的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 微型动压气体轴承温度场分析 |
| 5.1 微型三轴向槽气体轴承的结构 |
| 5.2 微型三轴向槽气体轴承温度场模型 |
| 5.2.1 气膜能量方程 |
| 5.2.2 微气体轴承套温度控制方程 |
| 5.2.3 确定能量方程中参数 |
| 5.3 温度边界条件 |
| 5.4 轴承温度场方程数学推导 |
| 5.5 温度场求解流程图 |
| 5.6 数值算例 |
| 5.6.1 偏心率对气膜温度和压力的影响 |
| 5.6.2 转速对气膜温度和压力的影响 |
| 5.6.3 环境温度对气膜温度的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 全文结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 硕士期间发表的文章 |
（8）记忆合金型气体动压轴承性能及其支承转子非线性动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 气体箔片轴承的发展历程 |
| 1.2.2 气体箔片轴承的国外研究现状 |
| 1.2.3 气体箔片轴承的国内研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 SMA轴承的结构力学特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 记忆合金(SMA)材料的特性 |
| 2.2.1 SMA材料本构模型 |
| 2.2.2 SMA弹簧特性实验 |
| 2.3 SMA轴承的结构及工作原理 |
| 2.4 SMA轴承的结构模型 |
| 2.5 SMA轴承的静态实验和模型验证 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 SMA轴承的理论模型和静态特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 SMA轴承的理论建模 |
| 3.3 气膜润滑理论的求解方法 |
| 3.4 记忆合金型气体轴承静态特性的求解流程 |
| 3.5 SMA轴承的静态特性分析 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 SMA轴承的动态力学特性的实验和理论研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SMA轴承支承结构特性的实验测量 |
| 4.2.1 测试实验台和测试理论 |
| 4.2.2 实验结果 |
| 4.3 SMA轴承的动态性能理论模型 |
| 4.4 SMA轴承的动态系数计算分析 |
| 4.5 支承结构对SMA轴承动态特性的影响 |
| 4.6 SMA轴承的非线性理论和结果分析 |
| 4.6.1 SMA轴承的非线性理论模型 |
| 4.6.2 SMA轴承非线性特性计算结果和讨论 |
| 4.7 小结 |
| 第5章 SMA轴承的热弹流润滑理论和实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 SMA轴承的热弹流计算模型 |
| 5.2.1 润滑气膜的非等温雷诺方程和能量方程 |
| 5.2.2 润滑气膜的温度边界条件 |
| 5.3 SMA轴承和温度测量实验台 |
| 5.3.1 温度测试的轴承结构 |
| 5.3.2 温度测试实验台 |
| 5.4 SMA轴承温度分布实验结果和理论分析 |
| 5.4.1 转速对SMA轴承温度分布的影响 |
| 5.4.2 供气流量对SMA轴承温度分布的影响 |
| 5.4.3 名义间隙对SMA轴承温度分布的影响 |
| 5.4.4 施加加热量对SMA轴承温度分布的影响 |
| 5.4.5 冷却流量和加热量对SMA轴承各结构散热的影响 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 SMA轴承支承转子非线性动力学行为研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 轴承-转子非线性动力学模型 |
| 6.3 SMA轴承-转子非线性动力学实验台和结果分析 |
| 6.3.1 SMA轴承-转子非线性动力学测试实验台 |
| 6.3.2 SMA轴承-转子非线性动力学结果和分析 |
| 6.4 转子非线性动力学计算结果分析 |
| 6.4.1 转子非线性动力学计算结果和实验结果对比 |
| 6.4.2 SMA弹簧丝径对转子非线性动力学响应的影响 |
| 6.4.3 转子不平衡距离对转子非线性动力学响应的影响 |
| 6.4.4 静载荷对转子非线性动力学响应的影响 |
| 6.4.5 支撑结构排列方式对转子非线性动力学响应的影响 |
| 6.5 小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间发表的论文和获得的专利 |
| 附录 B SMA轴承起飞转速和温度测量 |
| 附录 C 热力学模型中对流散热系数经验公式 |
| 附录 D 波箔轴承Link-Spring模型 |
（9）流固耦合作用下气体轴承-转子系统动态特性及结构优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及研究意义 |
| 1.2 国内外高速电主轴研究现状 |
| 1.2.1 高速电主轴分类 |
| 1.2.2 高速电主轴动态特性 |
| 1.3 轴承-转子系统流固耦合国内外研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 2 空载下轴承-转子系统动态特性 |
| 2.1 气体轴承-转子系统结构组成 |
| 2.2 流固耦合原理及控制方程 |
| 2.3 CFD数值模型建立 |
| 2.4 不同转速下转子动态特性 |
| 2.5 不同转速下轴承动态特性 |
| 2.5.1 动态特性系数计算公式推导 |
| 2.5.2 动态特性分析 |
| 2.6 本章总结 |
| 3 阶跃载荷下轴承-转子系统动态响应分析 |
| 3.1 稳态阶跃载荷下轴承-转子系统动态响应特性 |
| 3.1.1 稳态阶跃加载 |
| 3.1.2 稳态阶跃下系统径向动态特性分析 |
| 3.1.3 稳态阶跃下系统轴向动态特性分析 |
| 3.2 稳态阶跃载荷下流场分析 |
| 3.2.1 径向轴承流场分析 |
| 3.2.2 止推轴承流场分析 |
| 3.3 瞬态阶跃载荷下轴承-转子系统动态响应特性 |
| 3.3.1 瞬态阶跃载荷加载 |
| 3.3.2 瞬态阶跃下系统动态特性分析 |
| 3.4 瞬态阶跃载荷下流场分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 小孔节流式气体轴承结构参数优化 |
| 4.1 气体轴承结构参数的初步确定 |
| 4.2 气腔的设计 |
| 4.3 静压气体轴承仿真结果分析 |
| 4.3.1 节流孔轴向位置l/L对轴承静态性能的影响 |
| 4.3.2 节流孔数n对轴承静态特性的影响 |
| 4.3.3 节流孔径d对轴承静态特性的影响 |
| 4.3.4 不同节流形式下轴承承载特性对比 |
| 4.4 不同节流方式气体轴承-转子系统流固耦合对比分析 |
| 4.4.1 不同节流形式下轴承承载特性对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 高速气体轴承-转子铣床实验系统的设计及测试 |
| 5.1 气体轴承-转子铣床实验系统的设计及测试 |
| 5.2 气浮块加载实验 |
| 5.2.1 气浮块加载实验台架 |
| 5.2.2 气浮块加载实验数据分析 |
| 5.3 铣削实验 |
| 5.3.1 铣削及测试实验台架 |
| 5.3.2 铣削实验数据分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
（10）动静压气体轴承动态特性分析与稳定性控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景和目的意义 |
| 1.2 国内外研究状况和发展趋势 |
| 1.2.1 气体轴承研究概况 |
| 1.2.2 气体轴承动态特性相关研究概况 |
| 1.2.3 气体轴承稳定性相关研究概况 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第2章 动静压气体轴承稳定性理论研究 |
| 2.1 气体轴承的结构及失稳机理 |
| 2.1.1 气体轴承的结构及工作原理 |
| 2.1.2 气体轴承气膜失稳机理分析 |
| 2.2 气体轴承稳定性分析方法 |
| 2.2.1 时域波形分析 |
| 2.2.2 频谱分析 |
| 2.2.3 轴心轨迹分析 |
| 2.3 气体轴承动态特性计算方法研究 |
| 2.3.1 气体轴承动态特性数学模型 |
| 2.3.2 轴承-转子系统运动方程 |
| 2.3.3 气体轴承动态特性系数计算方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 动静压气体轴承动态特性测试与数据处理 |
| 3.1 实验装置与测试分析系统 |
| 3.1.1 实验装置的结构 |
| 3.1.2 传感器的选择 |
| 3.1.3 传感器的安装和布置 |
| 3.1.4 信号采集系统 |
| 3.2 信号的采集与数据处理 |
| 3.2.1 实验信号的采集 |
| 3.2.2 采样数据的处理 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 动静压气体轴承动态特性分析 |
| 4.1 气体轴承振动状态实验分析 |
| 4.1.1 气体轴承稳定状态 |
| 4.1.2 轴承-转子系统运行状态分析 |
| 4.2 动静压气体轴承动态特性分析 |
| 4.2.1 轴承瞬态动态特性变化分析 |
| 4.2.2 轴承运行参数对动态特性系数的影响 |
| 4.3 轴承-转子系统的稳定性判定 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 动静压气体轴承稳定性控制方法研究 |
| 5.1 轴承-转子系统稳定性控制原理 |
| 5.2 轴承-转子系统运行稳定性控制方法 |
| 5.3 气体轴承运行稳定性控制实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
四、轴承-转子系统动态特性研究的数值方法（论文参考文献）
- [1]透平膨胀机磁气共构混合轴承结构及运转耦合特性研究[D]. 刘庆. 北京科技大学, 2021
- [2]基于轨迹法的气体箔片轴承-转子系统动力学特性研究[D]. 邓志凯. 西安科技大学, 2021(02)
- [3]转子-轴承系统动态特性与轴承磨损特性研究[D]. 魏来. 沈阳建筑大学, 2021
- [4]滚道多点缺陷滚动轴承动力学建模与非线性振动特性研究[D]. 高象宏. 兰州理工大学, 2021
- [5]旋杯雾化器气浮轴承结构优化及动态特性分析[D]. 张开鑫. 西华大学, 2021(02)
- [6]动静压气浮轴承-转子系统的动静态特性及稳定性研究[D]. 宋来运. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [7]微气体轴承-转子非线性系统的静动态特性研究[D]. 尚高星. 西安理工大学, 2020(01)
- [8]记忆合金型气体动压轴承性能及其支承转子非线性动力学研究[D]. 曹远龙. 湖南大学, 2020(02)
- [9]流固耦合作用下气体轴承-转子系统动态特性及结构优化[D]. 邱习强. 大连海事大学, 2020(01)
- [10]动静压气体轴承动态特性分析与稳定性控制方法研究[D]. 贠永胜. 河南科技大学, 2019(06)