高等機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)：結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)

目錄
前言
第1章 機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)概述 1
1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)與機(jī)械系統(tǒng) 1
1.2 常見(jiàn)的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 1
1.3 機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)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(rùn)滑動(dòng)壓軸承 5
1.3.5 機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的選擇 5
1.4 機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分類(lèi) 6
第2章 齒輪結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué) 9
2.1 齒輪結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)概述 9
2.1.1 齒輪結(jié)構(gòu)及其動(dòng)力學(xué)特征 9
2.1.2 齒輪結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的基本問(wèn)題 10
2.1.3 齒輪結(jié)構(gòu)的激勵(lì)類(lèi)型和性質(zhì) 13
2.1.4 齒輪動(dòng)載荷和動(dòng)載系數(shù) 16
2.2 輪齒嚙合動(dòng)態(tài)激勵(lì)基本原理 23
2.2.1 輪齒嚙合綜合剛度及其計(jì)算方法 23
2.2.2 輪齒嚙合剛度動(dòng)態(tài)激勵(lì)原理 27
2.2.3 輪齒嚙合誤差動(dòng)態(tài)激勵(lì)原理 31
2.2.4 齒輪副嚙合時(shí)的沖擊激勵(lì)原理 36
2.3 齒輪結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)分析模型 40
2.3.1 齒輪結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)型分析模型 41
2.3.2 齒輪結(jié)構(gòu)的嚙合耦合型分析模型 46
2.3.3 齒輪結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子耦合型分析模型 56
2.3.4 齒輪結(jié)構(gòu)的全耦合型分析模型 61
2.3.5 齒輪結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)分析模型 62
2.4 齒輪結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性 68
iv 高等機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)——結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)
2.4.1 齒輪結(jié)構(gòu)的動(dòng)力穩(wěn)定性 68
2.4.2 齒輪結(jié)構(gòu)的固有特性 76
2.4.3 齒輪結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng) 80
2.5 齒輪機(jī)構(gòu)間隙非線性動(dòng)力學(xué) 87
2.5.1 單自由度振-沖結(jié)構(gòu)的非線性振動(dòng) 87
2.5.2 多自由度振-沖結(jié)構(gòu)的非線性振動(dòng) 92
2.5.3 單自由度齒輪結(jié)構(gòu)的間隙非線性振動(dòng) 97
2.5.4 齒輪 -轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的間隙非線性振動(dòng) 111
第3章 凸輪結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué) 115
3.1 凸輪結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)概述 115
3.1.1 凸輪結(jié)構(gòu)及其分類(lèi) 115
3.1.2 凸輪結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的影響因素及其基本問(wèn)題 124
3.1.3 凸輪結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型的建立方法 128
3.2 往復(fù)式運(yùn)動(dòng)凸輪結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析 146
3.2.1 從動(dòng)件彈性凸輪結(jié)構(gòu)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型 146
3.2.2 擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪結(jié)構(gòu)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型 150
3.2.3 考慮軸扭轉(zhuǎn)及彎曲的動(dòng)力學(xué)模型 152
3.2.4 凸輪結(jié)構(gòu)的變系數(shù)動(dòng)力學(xué)模型 156
3.3 平行分度凸輪結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析 163
3.3.1 平行分度凸輪結(jié)構(gòu)的廓形曲線方程 163
3.3.2 外平動(dòng)分度凸輪結(jié)構(gòu)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型 168
3.3.3 內(nèi)平動(dòng)分度凸輪結(jié)構(gòu)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型 174
3.3.4 同軸式活齒凸輪分度結(jié)構(gòu)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型 181
3.4 圓柱分度凸輪結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)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(gòu)的三自由度剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型 192
3.4.3 考慮間隙和柔性軸的圓柱分度凸輪結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型 193
3.4.4 圓柱凸輪結(jié)構(gòu)的機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)模型 197
3.5 弧面分度凸輪結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析 202
3.5.1 弧面分度凸輪結(jié)構(gòu)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(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型 208
3.5.3 滾珠型弧面分度凸輪結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型 217
3.5.4 包絡(luò)蝸桿分度凸輪結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型 237
第4章 軸承動(dòng)力學(xué) 244
4.1 滾動(dòng)軸承的動(dòng)力學(xué)分析 244
4.1.1 滾動(dòng)軸承的接觸應(yīng)力與變形 244
4.1.2 滾動(dòng)軸承的彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑 249
4.1.3 滾動(dòng)軸承的負(fù)荷分布 252
4.1.4 滾動(dòng)軸承的動(dòng)力學(xué)系數(shù) 255
4.2 滾動(dòng)軸承對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響及振動(dòng)控制 257
4.2.1 圓柱滾子軸承的動(dòng)力學(xué)模型 257
4.2.2 滾動(dòng)軸承支承的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型 269
4.2.3 滾動(dòng)軸承引起的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)共振 273
4.2.4 轉(zhuǎn)子異常振動(dòng)的影響因素 276
4.2.5 軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)控制 279
4.3 滑動(dòng)軸承的動(dòng)力學(xué)分析 285
4.3.1 滑動(dòng)軸承的分類(lèi)、特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)組成 285
4.3.2 固定瓦徑向滑動(dòng)軸承的油膜剛度和阻尼 288
4.3.3 可傾瓦徑向滑動(dòng)軸承的油膜剛度和阻尼 299
4.3.4 動(dòng)靜力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的油膜剛度和阻尼系數(shù) 312
4.3.5 推力滑動(dòng)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(dòng)力特性 321
4.4.1 幾種常見(jiàn)的阻尼器結(jié)構(gòu) 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(dá)式 332
4.5 動(dòng)壓滑動(dòng)軸承對(duì)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(jī)理 341
4.5.3 系統(tǒng)參數(shù)的影響 343
4.5.4 常用徑向滑動(dòng)軸承的穩(wěn)定性比較 347
4.5.5 可傾瓦徑向滑動(dòng)軸承的非本質(zhì)穩(wěn)定 351
4.5.6 徑向滑動(dòng)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(dòng)力學(xué)特性 360
4.6.1 主控式磁懸浮軸承的結(jié)構(gòu) 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(yùn)動(dòng)方程 363
4.6.3 PD反饋控制下轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的解 364
4.6.4 PID反饋控制下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)特性 366
4.6.5 電磁軸承的影響因素與控制目標(biāo) 367
4.6.6 帶磁力軸承的柔性轉(zhuǎn)子 369
第5章 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析方法與模型 375
5.1 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)概述 375
5.1.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械及其分類(lèi) 375
5.1.2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的類(lèi)型及特點(diǎn) 375
5.1.3 旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)及其振動(dòng)的基本特性 376
5.1.4 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容 379
5.1.5 轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)的建模 380
5.2 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的分析方法 383
5.2.1 各向同性支承轉(zhuǎn)子的分析計(jì)算 383
5.2.2 各向異性支承轉(zhuǎn)子的分析計(jì)算 394
5.2.3 系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)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(yīng) 429
5.3.1 擾動(dòng)力的線性化模型 429
5.3.2 黏彈性材料的本構(gòu)模型 437
5.3.3 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的普遍運(yùn)動(dòng)方程 440
5.3.4 動(dòng)力穩(wěn)定性與動(dòng)力失穩(wěn) 444
5.3.5 內(nèi)耗失穩(wěn)與結(jié)構(gòu)內(nèi)阻尼 448
5.3.6 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的陀螺效應(yīng) 450
5.3.7 內(nèi)摩擦和滯后效應(yīng) 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(pán)對(duì)稱轉(zhuǎn)子模型 459
5.4.2 剛性支承單盤(pán)偏置轉(zhuǎn)子模型 468
5.4.3 彈性支承單盤(pán)對(duì)稱轉(zhuǎn)子模型 480
5.4.4 彈性支承單盤(pán)偏置轉(zhuǎn)子模型 485
5.4.5 剛性支承多盤(pán)轉(zhuǎn)子模型 492
5.4.6 彈性支承多盤(pán)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(pán)-柔性軸轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)模型 528
第6章 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析與控制 536
6.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的演化規(guī)律 536
6.1.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型與運(yùn)動(dòng)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(dòng)響應(yīng)演化方式 542
6.2 內(nèi)腔積液及充液轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)特性 545
6.2.1 二維理想自旋流體的擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程 546
6.2.2 擾動(dòng)流體對(duì)轉(zhuǎn)子的反饋力公式 548
6.2.3 充液轉(zhuǎn)子做圓渦動(dòng)的條件 550
6.2.4 充液轉(zhuǎn)子的動(dòng)力穩(wěn)定性 551
6.2.5 碰摩引起的單盤(pán)轉(zhuǎn)子失穩(wěn) 555
6.2.6 碰摩引起的多盤(pán)轉(zhuǎn)子失穩(wěn) 562
6.3 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的自激勵(lì)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(dòng)壓密封力 582
6.3.4 葉輪偏心力引起的流體激勵(lì)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(lì)與機(jī)電耦聯(lián)振動(dòng) 604
6.4.1 機(jī)電耦聯(lián)振動(dòng)的特點(diǎn) 604
6.4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的電磁激發(fā)振動(dòng) 605
6.4.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的電磁激發(fā)振動(dòng) 619
參考文獻(xiàn) 633