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1绪论1

1.1转子动力学的发展历程1

1.2国内外研究现状2

1.2.1弹性支承转子系统振动特性研究2

1.2.2滑动轴承及挤压油膜阻尼器支承的转子系统动力学特性研究2

1.2.3齿轮耦合转子系统动力学特性研究4

1.2.4盘片及转子-叶片组合结构系统动力学特性研究4

1.3本书主要内容5

2转子动力学理论基础12

2.1转子运动的描述12

2.1.1固定坐标系中的质点运动学分析13

2.1.2运动的复数表示法16

2.1.3旋转坐标系中质点的运动16

2.1.4陀螺力矩18

2.2刚体运动、动量矩和动能18

2.2.1描述定点刚体位置的欧拉角18

2.2.2刚体绕定点转动的角速度及速度分布20

2.2.3刚体作定点转动时的动量矩定理21

2.2.4刚体运动的动能计算23

3刚性支承转子系统的临界转速及不平衡响应25

3.1概述25

3.2Jeffcott转子动力学模型25

3.2.1动力学模型25

3.2.2临界转速分析27

3.2.3不平衡响应分析27

3.2.4三种降低同步涡动幅值的方法28

3.2.5转子自动定心29

3.3偏置圆盘Jeffcott转子模型30

3.3.1运动微分方程30

3.3.2临界转速计算31

3.3.3转子不平衡响应34

3.4刚性支承多盘转子系统分析36

3.4.1多盘转子系统的频率方程36

3.4.2特征值求解38

3.4.3多盘转子系统的临界转速38

3.4.4Campbell图39

3.4.5刚性支承多盘转子系统不平衡响应分析39

4弹性支承转子系统临界转速及振动响应分析42

4.1概述42

4.2弹性支承转子系统运动微分方程42

4.2.1弹性支承单盘转子模型42

4.2.2弹性支承多盘转子模型44

4.3弹性支承对转子系统的影响47

4.4弹性支承转子系统临界转速分析49

4.5弹性支承转子系统振动响应分析53

4.5.1稳态不平衡响应分析53

4.5.2转子升降速不平衡响应分析54

4.6转子系统稳定性分析57

5双盘转子-轴承系统动力学特性分析59

5.1双盘转子-轴承系统动力学建模59

5.2系统参数对油膜失稳的影响62

5.2.1两圆盘偏心相位差的影响62

5.2.2两圆盘偏心量的影响71

5.2.3轴承参数对油膜失稳的影响75

5.3双盘转子-轴承系统试验验证79

5.3.1试验结果79

5.3.2仿真结果与试验结果的对比分析84

5.4本章小结85

6挤压油膜阻尼器-滚珠轴承-转子系统动力学特性分析87

6.1概述87

6.2挤压油膜阻尼器-滚珠轴承-转子系统动力学模型88

6.2.1滚珠轴承动力学模型88

6.2.2挤压油膜阻尼器-滚珠轴承-转子系统动力学模型89

6.3挤压油膜阻尼器-滚珠轴承-转子系统非线性振动响应分析92

6.3.1传统挤压油膜阻尼器-滚珠轴承-转子系统的非线性振动响应分析93

6.3.2金属橡胶挤压油膜阻尼器-滚珠轴承-转子系统的非线性振动响应分析96

6.4本章小结102

附录 梁单元及圆盘集中质量单元各矩阵表达式103

附录A 梁单元矩阵表达式103

附录B 圆盘集中质量单元矩阵表达式104

7齿轮耦合转子系统动力学特性分析105

7.1概述105

7.2齿轮耦合转子系统动力学模型105

7.2.1斜齿轮副弯-扭-轴-摆耦合动力学模型105

7.2.2齿轮耦合转子系统动力学模型108

7.3齿轮耦合转子系统固有特性分析111

7.3.1不同自由度耦合时系统固有特性111

7.3.2模态应变能113

7.4齿轮耦合转子系统响应特性分析117

7.4.1不同自由度耦合对系统响应的影响117

7.4.2考虑系统误差的响应特性分析118

7.5本章小结121

8叶片-盘-鼓耦合系统动力学特性分析123

8.1叶片-盘-鼓组合结构的多层次建模方法123

8.2多层次建模与固有特性分析124

8.2.1单一鼓筒有限元模型（MA）124

8.2.2盘-鼓组合结构模型（MB）125

8.2.3全部构件整体组合模型（MC）127

8.2.4仿真结果与试验结果的对比分析129

8.3叶片气动载荷作用下鼓筒的强迫振动响应131

8.3.1叶片的振动响应132

8.3.2鼓筒的振动响应133

8.4本章小结135

9转子-叶片耦合系统动力学建模与振动响应分析136

9.1概述136

9.2转子-叶片耦合系统动力学模型136

9.2.1转子-叶片耦合系统运动方程136

9.2.2转子-叶片耦合系统矩阵组集144

9.3转子-叶片耦合系统固有特性149

9.3.1转子-叶片耦合系统的模态149

9.3.2转子-叶片耦合系统的临界转速157

9.4转子-叶片耦合系统不平衡响应160

9.4.1叶片参数对系统不平衡响应的影响161

9.4.2转子参数对系统不平衡响应的影响163

9.5本章小结164

附录 各矩阵元素表达式166

附录A 叶片矩阵元素表达式166

附录B 叶片-轮盘耦合矩阵元素表达式167

附录C 叶片-轮盘附加矩阵元素表达式169

附录D 转子-叶片耦合系统非线性力向量元素表达式171

10直联压缩机转子系统动力学特性分析173

10.1概述173

10.2扭转固有特性分析173

10.3无阻尼临界转速计算177

10.3.1轴承定刚度/阻尼情况下固有频率分析177

10.3.2轴承变刚度/阻尼情况下固有频率分析179

10.3.3与RBSP和XLROTOR计算结果的对比180

10.4有阻尼临界转速计算及运动稳定性分析183

10.4.1基于ANSYS的有阻尼临界转速及运动稳定性分析183

10.4.2与RBSP和XLROTOR计算结果的对比185

10.5不平衡响应分析186

10.5.1转子系统不平衡响应加载方式186

10.5.2两种不同方式计算不平衡响应187

10.5.3与RBSP和XLROTOR计算结果的对比191

10.6本章小结194

11齿轮耦合压缩机转子系统动力学特性分析196

11.1概述196

11.2斜齿轮啮合刚度确定196

11.3联轴器模型建立199

11.4齿轮耦合压缩机转子系统固有特性分析201

11.5齿轮耦合压缩机转子系统不平衡响应分析206

11.5.1考虑齿轮轴耦合前后系统的不平衡响应208

11.5.2不同加载工况下系统的不平衡响应210

11.6本章小结214

12齿轮耦合压缩机转子系统临界负载计算215

12.1概述215

12.2滑动轴承动力学参数的非线性特性215

12.2.1圆柱瓦滑动轴承的动力学建模215

12.2.2圆柱瓦滑动轴承动力学特性参数的计算方法218

12.3齿轮耦合压缩机“临界负载”现象的产生机理221

12.3.1齿轮耦合轴承-转子系统受力分析221

12.3.2齿轮耦合轴承-转子系统的动力学特性224

12.4齿轮耦合压缩机的“临界负载”分析226

12.4.1齿轮耦合压缩机的基本结构226

12.4.2大型压缩机转子系统的临界转速分析228

12.4.3齿轮耦合压缩机转子系统的不平衡响应分析230

12.5本章小结232