現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷進步使得旋轉(zhuǎn)機械的設(shè)計正日益向著高轉(zhuǎn)速、輕型化方向發(fā)展,與此同時,對其動力學特性、穩(wěn)定性以及可靠性也提出了更高的要求�，F(xiàn)代非線性動力學理論的發(fā)展與運用,使得轉(zhuǎn)子動力學尤其是對高速轉(zhuǎn)子非線性動力學行為的研究成為當今國內(nèi)外的熱門研究課題之一。氣浮軸承是利用氣體作為運動副潤滑劑的一種新型軸承。由于氣體的粘度小,與其它軸承相比,具有低摩擦、無磨損、無污染、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、回轉(zhuǎn)精度高和軸承的精度保持性好等特點,在高速旋轉(zhuǎn)機械中具有很大的優(yōu)越性、經(jīng)濟性和實用性,在國防、兵工及動力等行業(yè)正得到日益廣泛的應(yīng)用。 本文應(yīng)用現(xiàn)代非線性動力學理論研究了氣浮軸承支持的高速彈性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的復(fù)雜動力學行為。論文的主要工作為: 首先,推導(dǎo)出氣浮短軸承氣膜力的解析式,利用該表達式建立了氣浮軸承支撐彈性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學模型,在原系統(tǒng)無量綱模型的基礎(chǔ)上,采用Lyapunov第一方法,分析了系統(tǒng)在平衡點的穩(wěn)定性。 其次,對原系統(tǒng)作了進一步無量綱化,采用龍格—庫塔算法來求解系統(tǒng)的運動微分方程,考察了系統(tǒng)隨轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心以及綜合參數(shù)等變化的非線性動力學特性,作出了系統(tǒng)響應(yīng)關(guān)于各參數(shù)的分岔圖,并畫出了相圖、Poincare截面,幅值譜圖、分岔圖等數(shù)值模擬圖,結(jié)果顯示系統(tǒng)中存在豐富的周期運動、混沌運動的復(fù)雜非線性現(xiàn)象。 第三,對原有系統(tǒng)實施位移反饋控制,研究了系統(tǒng)在弱控制下的非線性動力學特性,分析了該控制法的強弱程度對系統(tǒng)動力學特性的影響。結(jié)果表明這種控制方法可以將混沌、概周期以及高倍周期運動轉(zhuǎn)化為同步周期運動。 最后,總結(jié)了本文所做的主要工作,同時指出了存在的問題以及今后工作的發(fā)展趨勢。
【學位單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：TH133.35
【部分圖文】：

分析系統(tǒng)隨激勵頻率變化所表現(xiàn)出來的非線性動力學行為。設(shè)轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的基本無量綱參數(shù):b二0.1，q=3.5，，二100，有量綱參數(shù):c=3、10一，m，k， =5.6、107N/m，碼一10.skg，伙=3kg。圖4.1是在上述給定參數(shù)下轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)響應(yīng)Xl、Yl隨激勵頻率。變化的分岔圖。從圖中可以看出，對于系統(tǒng)響應(yīng)Xl，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較低時，氣膜力起主導(dǎo)作用，由于質(zhì)量偏心所引起的離心力相比較而言較弱，系統(tǒng)響應(yīng)呈現(xiàn)P一1解，其區(qū)間為(5000，21500)r/mln，隨后在區(qū)間(21500

江蘇大學碩士學位論文出無量綱質(zhì)量偏心對系統(tǒng)的動力學特性有著非常大的影響。分析圖4.14可知，當質(zhì)量偏心非常小時，由于質(zhì)量偏心引起的離心力較小，系統(tǒng)響應(yīng)呈現(xiàn)混沌運動;當質(zhì)量偏心較大時，質(zhì)量偏心引起的離心力也較大，此時離心力在系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用，系統(tǒng)將以周期運動為主;而當質(zhì)量偏心超過一定范圍時，此時由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的離心力相對于氣膜力而言將會非常大，從而系統(tǒng)有將呈現(xiàn)混沌運動狀態(tài)。}·“}O_5O_4《〕二3O_2(〕，OO霎舉臀 020_3Ot遙冬O巴5圖4.14系統(tǒng)響應(yīng)Xl隨無量綱質(zhì)量偏心b變化的分岔圖4.3綜合參數(shù)。對轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)響應(yīng)的影響二。____一』。。。既‘川

轉(zhuǎn)變?yōu)槿芷谶\動，進而又很快的進入同步周期運動(。二65)，隨后在。二127時系統(tǒng)發(fā)生H叩f分岔轉(zhuǎn)變?yōu)槎芷谶\動，整個過程中系統(tǒng)響應(yīng)的動力學特性基本上呈現(xiàn)穩(wěn)定的狀態(tài)。圖4.15(c)為Q二60000r/min時的分岔圖，與圖4.15偽)相比較，由同步周期運動經(jīng)Hopf分岔轉(zhuǎn)變?yōu)槎芷谶\動的閥值明顯變小為。=33.5，并且在o=n5.5處發(fā)生倍周期分岔直至混沌運動，處于混沌運動狀態(tài)時的。存在區(qū)間較大。圖4.15(u)為。=90O00r/min時系統(tǒng)響應(yīng)關(guān)于綜合參數(shù)0的分岔圖，從圖中可以看出，此時系統(tǒng)響應(yīng)的動力學行為隨。的變化呈現(xiàn)出非常復(fù)雜的狀態(tài)和無規(guī)律的變化，大致為:混沌運動過程令周期運動過程令概周期運動和高周期運動交替過程今混沌運動過程
【引證文獻】

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1 郭永紅;數(shù)控車床靜壓氣體軸承主軸系統(tǒng)動力學建模及靜特性研究[D];東北林業(yè)大學;2011年

本文編號：2867150