磁懸浮軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)線性與非線性動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、本文以國(guó)家863計(jì)劃課題樣機(jī)——磁懸浮銑床電主軸為研究對(duì)象，從線性力學(xué)與非線性力學(xué)的角度對(duì)磁懸浮軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了認(rèn)真研究。 首先，本文從單自由度磁懸浮軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)入手，建立起單自由度軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型并對(duì)由單自由度二階力學(xué)系統(tǒng)得來(lái)的運(yùn)動(dòng)微分方程進(jìn)行了推廣，導(dǎo)出了具有n個(gè)自由度的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)微分方程。對(duì)運(yùn)動(dòng)微分方程求解得到系統(tǒng)的特征值、穩(wěn)定性、臨界轉(zhuǎn)速以及對(duì)數(shù)衰減率等一系列的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能。 其次，在線

2、性領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用集總參數(shù)法的基本原理對(duì)國(guó)家863計(jì)劃課題中的銑床電主軸進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)調(diào)試得出的PID參數(shù)值，運(yùn)用MATLAB6.5軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，得到系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速、對(duì)數(shù)衰減率以及振動(dòng)模態(tài)等。 再次，建立五自由度非線性運(yùn)動(dòng)微分方程數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用多尺度法的基本原理并結(jié)合數(shù)值分析方法進(jìn)行數(shù)值求解，剖析五自由度系統(tǒng)的分叉與混沌現(xiàn)象。 最后，對(duì)上述理論結(jié)果運(yùn)用本課題的電主軸樣機(jī)進(jìn)行部分實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 總攬全文，

3、可以得出許多很有意義的結(jié)論，主要有：磁懸浮軸承的剛度阻尼和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)參數(shù)密切相關(guān)，影響剛度阻尼特性的主要因素是轉(zhuǎn)子的渦動(dòng)頻率；可以通過(guò)改變磁懸浮軸承的控制參數(shù)來(lái)獲得更合理的轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速；控制參數(shù)會(huì)影響臨界轉(zhuǎn)速的分布以及振動(dòng)模態(tài)；轉(zhuǎn)子的固有頻率可以有多階；轉(zhuǎn)子在非線性范圍內(nèi)的分析表明，轉(zhuǎn)子在某些情況下會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，存在穩(wěn)定性判別問(wèn)題；局部分叉曲線從亞臨界區(qū)跨越到超臨界區(qū)然后再次返回亞臨界分叉；混沌現(xiàn)象證實(shí)，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在一定條件下