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

1、本文以國家863計劃課題樣機——磁懸浮銑床電主軸為研究對象，從線性力學與非線性力學的角度對磁懸浮軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學特性進行了認真研究。 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)學模型并對由單自由度二階力學系統(tǒng)得來的運動微分方程進行了推廣，導出了具有n個自由度的系統(tǒng)運動微分方程。對運動微分方程求解得到系統(tǒng)的特征值、穩(wěn)定性、臨界轉(zhuǎn)速以及對數(shù)衰減率等一系列的系統(tǒng)動力學性能。 其次，在線

2、性領(lǐng)域內(nèi)應用集總參數(shù)法的基本原理對國家863計劃課題中的銑床電主軸進行動力學分析，根據(jù)現(xiàn)場實驗調(diào)試得出的PID參數(shù)值，運用MATLAB6.5軟件進行計算機仿真，得到系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速、對數(shù)衰減率以及振動模態(tài)等。 再次，建立五自由度非線性運動微分方程數(shù)學模型，運用多尺度法的基本原理并結(jié)合數(shù)值分析方法進行數(shù)值求解，剖析五自由度系統(tǒng)的分叉與混沌現(xiàn)象。 最后，對上述理論結(jié)果運用本課題的電主軸樣機進行部分實驗驗證。 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)子的渦動頻率；可以通過改變磁懸浮軸承的控制參數(shù)來獲得更合理的轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速；控制參數(shù)會影響臨界轉(zhuǎn)速的分布以及振動模態(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)子在某些情況下會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，存在穩(wěn)定性判別問題；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，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在一定條件下