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《轉子系統動力學基礎與數值仿真》主要針對幾種典型轉子系統，如滑動軸承—轉子系統、雙轉子系統、齒輪耦合轉子系統和轉子—葉片系統，建立了相應的動力學模型，采用數值積分方法，分析了簡單和復雜轉子系統的固有特性、振動響應以及運動穩定性，討論了不同結構參數（如軸承參數、轉子參數）、激勵載荷參數（如不平衡、沖擊擾動）對轉子系統動力學特性的影響，揭示了多種參數耦合情況下轉子系統的振動規律。《轉子系統動力學基礎與數值仿真》為了實現對轉子系統動力學問題的深入理論研究而引入了數值仿真方法，針對多種形式的復雜轉子系統進行了建模及振動響應計算，並針對實際的離心壓縮機轉子系統給出了振動分析算例。
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《轉子系統動力學基礎與數值仿真》可供機械動力學領域的研究人員和研究生參考。
目次
1 緒論
1.1 轉子動力學的發展歷程
1.2 外研究現狀
1.2.1 彈性支承轉子系統振動特性研究
1.2.2 滑動軸承及擠壓油膜阻尼器支承的轉子系統動力學特性研究
1.2.3 齒輪耦合轉子系統動力學特性研究
1.2.4 盤片及轉子—葉片組合結構系統動力學特性研究
1.3 本書主要內容
2 轉子動力學理論基礎
2.1 轉子運動的描述
2.1.1 固定坐標系中的質點運動學分析
2.1.2 運動的復數表示法
2.1.3 旋轉坐標系中質點的運動
2.1.4 陀螺力矩
2.2 剛體運動、動量矩和動能
2.2.1 描述定點剛體位置的歐拉角
2.2.2 剛體繞定點轉動的角速度及速度分布
2.2.3 剛體作定點轉動時的動量矩定理
2.2.4 剛體運動的動能計算
3 剛性支承轉子系統的臨界轉速及不平衡響應
3.1 概述
3.2 Jeffcott轉子動力學模型
3.2.1 動力學模型
3.2.2 臨界轉速分析
3.2.3 不平衡響應分析
3.2.4 三種降低同步渦動幅值的方法
3.2.5 轉子自動定心
3.3 偏置圓盤Jeffcott轉子模型
3.3.1 運動微分方程
3.3.2 臨界轉速計算
3.3.3 轉子不平衡響應
3.4 剛性支承多盤轉子系統分析
3.4.1 多盤轉子系統的頻率方程
3.4.2 特征值求解
3.4.3 多盤轉子系統的臨界轉速
3.4.4 Campbell圖
3.4.5 剛性支承多盤轉子系統不平衡響應分析
4 彈性支承轉子系統臨界轉速及振動響應分析
4.1 概述
4.2 彈性支承轉子系統運動微分方程
4.2.1 彈性支承單盤轉子模型
4.2.2 彈性支承多盤轉子模型
4.3 彈性支承對轉子系統的影響
4.4 彈性支承轉子系統臨界轉速分析
4.5 彈性支承轉子系統振動響應分析
4.5.1 穩態不平衡響應分析
4.5.2 轉子升降速不平衡響應分析
4.6 轉子系統穩定性分析
5 雙盤轉子—軸承系統動力學特性分析
5.1 雙盤轉子—軸承系統動力學建模
5.2 系統參數對油膜失穩的影響
5.2.1 兩圓盤偏心相位差的影響
5.2.2 兩圓盤偏心量的影響
5.2.3 軸承參數對油膜失穩的影響
5.3 雙盤轉子—軸承系統試驗驗證
5.3.1 試驗結果
5.3.2 仿真結果與試驗結果的對比分析
5.4 本章小結
6 擠壓油膜阻尼器—滾珠軸承—轉子系統動力學特性分析
6.1 概述
6.2 擠壓油膜阻尼器—滾珠軸承—轉子系統動力學模型
6.2.1 滾珠軸承動力學模型
6.2.2 擠壓油膜阻尼器—滾珠軸承—轉子系統動力學模型
6.3 擠壓油膜阻尼器—滾珠軸承—轉子系統非線性振動響應分析
6.3.1 傳統擠壓油膜阻尼器—滾珠軸承—轉子系統的非線性振動響應分析
6.3.2 金屬橡膠擠壓油膜阻尼器—滾珠軸承—轉子系統的非線性振動響應分析
6.4 本章小結
附錄 梁單元及圓盤集中質量單元各矩陣表達式
附錄A 梁單元矩陣表達式
附錄B 圓盤集中質量單元矩陣表達式
7 齒輪耦合轉子系統動力學特性分析
7.1 概述
7.2 齒輪耦合轉子系統動力學模型
7.2.1 斜齒輪副彎—扭—軸—擺耦合動力學模型
7.2.2 齒輪耦合轉子系統動力學模型
7.3 齒輪耦合轉子系統固有特性分析
7.3.1 不同自由度耦合時系統固有特性
7.3.2 模態應變能
7.4 齒輪耦合轉子系統響應特性分析
7.4.1 不同自由度耦合對系統響應的影響
7.4.2 考慮系統誤差的響應特性分析
7.5 本章小結
8 葉片—盤—鼓耦合系統動力學特性分析
8.1 葉片—盤—鼓組合結構的多層次建模方法
8.2 多層次建模與固有特性分析
8.2.1 單一鼓筒有限元模型（MA）
8.2.2 盤一鼓組合結構模型（MB）
8.2.3 構件整體組合模型（MC）
8.2.4 仿真結果與試驗結果的對比分析
8.3 葉片氣動載荷作用下鼓筒的強迫振動響應
8.3.1 葉片的振動響應
8.3.2 鼓筒的振動響應
8.4 本章小結
9 轉子—葉片耦合系統動力學建模與振動響應分析
9.1 概述
9.2 轉子—葉片耦合系統動力學模型
9.2.1 轉子—葉片耦合系統運動方程
9.2.2 轉子—葉片耦合系統矩陣組集
9.3 轉子—葉片耦合系統固有特性
9.3.1 轉子—葉片耦合系統的模態
9.3.2 轉子—葉片耦合系統的臨界轉速
9.4 轉子—葉片耦合系統不平衡響應
9.4.1 葉片參數對系統不平衡響應的影響
9.4.2 轉子參數對系統不平衡響應的影響
9.5 本章小結
附錄 各矩陣元素表達式
附錄A 葉片矩陣元素表達式
附錄B 葉片—輪盤耦合矩陣元素表達式
附錄C 葉片—輪盤附加矩陣元素表達式
附錄D 轉子—葉片耦合系統非線性力向量元素表達式
10 直聯壓縮機轉子系統動力學特性分析
10.1 概述
10.2 扭轉固有特性分析
10.3 無阻尼臨界轉速計算
10.3.1 軸承定剛度／阻尼情況下固有頻率分析
10.3.2 軸承變剛度／阻尼情況下固有頻率分析
10.3.3 與RBSP和XLROTOR計算結果的對比
10.4 有阻尼臨界轉速計算及運動穩定性分析
10.4.1 基于ANSYS的有阻尼臨界轉速及運動穩定性分析
10.4.2 與RBSP和XLROTOR計算結果的對比
10.5 不平衡響應分析
10.5.1 轉子系統不平衡響應加載方式
10.5.2 兩種不同方式計算不平衡響應
10.5.3 與RBSP和XLROTOR計算結果的對比
10.6 本章小結
11 齒輪耦合壓縮機轉子系統動力學特性分析
11.1 概述
11.2 斜齒輪嚙合剛度確定
11.3 聯軸器模型建立
11.4 齒輪耦合壓縮機轉子系統固有特性分析
11.5 齒輪耦合壓縮機轉子系統不平衡響應分析
11.5.1 考慮齒輪軸耦合前后系統的不平衡響應
11.5.2 不同加載工況下系統的不平衡響應
11.6 本章小結
12 齒輪耦合壓縮機轉子系統臨界負載計算
12.1 概述
12.2 滑動軸承動力學參數的非線性特性
12.2.1 圓柱瓦滑動軸承的動力學建模
12.2.2 圓柱瓦滑動軸承動力學特性參數的計算方法
12.3 齒輪耦合壓縮機“臨界負載”現象的產生機理
12.3.1 齒輪耦合軸承一轉子系統受力分析
12.3.2 齒輪耦合軸承一轉子系統的動力學特性
12.4 齒輪耦合壓縮機的“臨界負載”分析
12.4.1 齒輪耦合壓縮機的基本結構
12.4.2 大型壓縮機轉子系統的臨界轉速分析
12.4.3 齒輪耦合壓縮機轉子系統的不平衡響應分析
12.5 本章小結
1.1 轉子動力學的發展歷程
1.2 外研究現狀
1.2.1 彈性支承轉子系統振動特性研究
1.2.2 滑動軸承及擠壓油膜阻尼器支承的轉子系統動力學特性研究
1.2.3 齒輪耦合轉子系統動力學特性研究
1.2.4 盤片及轉子—葉片組合結構系統動力學特性研究
1.3 本書主要內容
2 轉子動力學理論基礎
2.1 轉子運動的描述
2.1.1 固定坐標系中的質點運動學分析
2.1.2 運動的復數表示法
2.1.3 旋轉坐標系中質點的運動
2.1.4 陀螺力矩
2.2 剛體運動、動量矩和動能
2.2.1 描述定點剛體位置的歐拉角
2.2.2 剛體繞定點轉動的角速度及速度分布
2.2.3 剛體作定點轉動時的動量矩定理
2.2.4 剛體運動的動能計算
3 剛性支承轉子系統的臨界轉速及不平衡響應
3.1 概述
3.2 Jeffcott轉子動力學模型
3.2.1 動力學模型
3.2.2 臨界轉速分析
3.2.3 不平衡響應分析
3.2.4 三種降低同步渦動幅值的方法
3.2.5 轉子自動定心
3.3 偏置圓盤Jeffcott轉子模型
3.3.1 運動微分方程
3.3.2 臨界轉速計算
3.3.3 轉子不平衡響應
3.4 剛性支承多盤轉子系統分析
3.4.1 多盤轉子系統的頻率方程
3.4.2 特征值求解
3.4.3 多盤轉子系統的臨界轉速
3.4.4 Campbell圖
3.4.5 剛性支承多盤轉子系統不平衡響應分析
4 彈性支承轉子系統臨界轉速及振動響應分析
4.1 概述
4.2 彈性支承轉子系統運動微分方程
4.2.1 彈性支承單盤轉子模型
4.2.2 彈性支承多盤轉子模型
4.3 彈性支承對轉子系統的影響
4.4 彈性支承轉子系統臨界轉速分析
4.5 彈性支承轉子系統振動響應分析
4.5.1 穩態不平衡響應分析
4.5.2 轉子升降速不平衡響應分析
4.6 轉子系統穩定性分析
5 雙盤轉子—軸承系統動力學特性分析
5.1 雙盤轉子—軸承系統動力學建模
5.2 系統參數對油膜失穩的影響
5.2.1 兩圓盤偏心相位差的影響
5.2.2 兩圓盤偏心量的影響
5.2.3 軸承參數對油膜失穩的影響
5.3 雙盤轉子—軸承系統試驗驗證
5.3.1 試驗結果
5.3.2 仿真結果與試驗結果的對比分析
5.4 本章小結
6 擠壓油膜阻尼器—滾珠軸承—轉子系統動力學特性分析
6.1 概述
6.2 擠壓油膜阻尼器—滾珠軸承—轉子系統動力學模型
6.2.1 滾珠軸承動力學模型
6.2.2 擠壓油膜阻尼器—滾珠軸承—轉子系統動力學模型
6.3 擠壓油膜阻尼器—滾珠軸承—轉子系統非線性振動響應分析
6.3.1 傳統擠壓油膜阻尼器—滾珠軸承—轉子系統的非線性振動響應分析
6.3.2 金屬橡膠擠壓油膜阻尼器—滾珠軸承—轉子系統的非線性振動響應分析
6.4 本章小結
附錄 梁單元及圓盤集中質量單元各矩陣表達式
附錄A 梁單元矩陣表達式
附錄B 圓盤集中質量單元矩陣表達式
7 齒輪耦合轉子系統動力學特性分析
7.1 概述
7.2 齒輪耦合轉子系統動力學模型
7.2.1 斜齒輪副彎—扭—軸—擺耦合動力學模型
7.2.2 齒輪耦合轉子系統動力學模型
7.3 齒輪耦合轉子系統固有特性分析
7.3.1 不同自由度耦合時系統固有特性
7.3.2 模態應變能
7.4 齒輪耦合轉子系統響應特性分析
7.4.1 不同自由度耦合對系統響應的影響
7.4.2 考慮系統誤差的響應特性分析
7.5 本章小結
8 葉片—盤—鼓耦合系統動力學特性分析
8.1 葉片—盤—鼓組合結構的多層次建模方法
8.2 多層次建模與固有特性分析
8.2.1 單一鼓筒有限元模型（MA）
8.2.2 盤一鼓組合結構模型（MB）
8.2.3 構件整體組合模型（MC）
8.2.4 仿真結果與試驗結果的對比分析
8.3 葉片氣動載荷作用下鼓筒的強迫振動響應
8.3.1 葉片的振動響應
8.3.2 鼓筒的振動響應
8.4 本章小結
9 轉子—葉片耦合系統動力學建模與振動響應分析
9.1 概述
9.2 轉子—葉片耦合系統動力學模型
9.2.1 轉子—葉片耦合系統運動方程
9.2.2 轉子—葉片耦合系統矩陣組集
9.3 轉子—葉片耦合系統固有特性
9.3.1 轉子—葉片耦合系統的模態
9.3.2 轉子—葉片耦合系統的臨界轉速
9.4 轉子—葉片耦合系統不平衡響應
9.4.1 葉片參數對系統不平衡響應的影響
9.4.2 轉子參數對系統不平衡響應的影響
9.5 本章小結
附錄 各矩陣元素表達式
附錄A 葉片矩陣元素表達式
附錄B 葉片—輪盤耦合矩陣元素表達式
附錄C 葉片—輪盤附加矩陣元素表達式
附錄D 轉子—葉片耦合系統非線性力向量元素表達式
10 直聯壓縮機轉子系統動力學特性分析
10.1 概述
10.2 扭轉固有特性分析
10.3 無阻尼臨界轉速計算
10.3.1 軸承定剛度／阻尼情況下固有頻率分析
10.3.2 軸承變剛度／阻尼情況下固有頻率分析
10.3.3 與RBSP和XLROTOR計算結果的對比
10.4 有阻尼臨界轉速計算及運動穩定性分析
10.4.1 基于ANSYS的有阻尼臨界轉速及運動穩定性分析
10.4.2 與RBSP和XLROTOR計算結果的對比
10.5 不平衡響應分析
10.5.1 轉子系統不平衡響應加載方式
10.5.2 兩種不同方式計算不平衡響應
10.5.3 與RBSP和XLROTOR計算結果的對比
10.6 本章小結
11 齒輪耦合壓縮機轉子系統動力學特性分析
11.1 概述
11.2 斜齒輪嚙合剛度確定
11.3 聯軸器模型建立
11.4 齒輪耦合壓縮機轉子系統固有特性分析
11.5 齒輪耦合壓縮機轉子系統不平衡響應分析
11.5.1 考慮齒輪軸耦合前后系統的不平衡響應
11.5.2 不同加載工況下系統的不平衡響應
11.6 本章小結
12 齒輪耦合壓縮機轉子系統臨界負載計算
12.1 概述
12.2 滑動軸承動力學參數的非線性特性
12.2.1 圓柱瓦滑動軸承的動力學建模
12.2.2 圓柱瓦滑動軸承動力學特性參數的計算方法
12.3 齒輪耦合壓縮機“臨界負載”現象的產生機理
12.3.1 齒輪耦合軸承一轉子系統受力分析
12.3.2 齒輪耦合軸承一轉子系統的動力學特性
12.4 齒輪耦合壓縮機的“臨界負載”分析
12.4.1 齒輪耦合壓縮機的基本結構
12.4.2 大型壓縮機轉子系統的臨界轉速分析
12.4.3 齒輪耦合壓縮機轉子系統的不平衡響應分析
12.5 本章小結
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