一、关于冲击力矩对高速自转陀螺的影响（论文文献综述）
贺平平[1]（2021）在《变工况预紧力下主轴轴承服役性能预测研究》文中研究说明高速、高精密、高可靠性主轴是高速加工设备极端化发展的需求,而支撑元件轴承服役条件下的温升变化所导致转轴的热变形直接影响机床主轴的加工精度及寿命。主轴的智能化发展要求主轴在低速重载、中速中载、高速轻载的变工况下同时具有良好的动态性能和热特性。预紧力是影响轴承的刚度、寿命、温升等服役性能的关键。目前,主轴制造商提供的预紧方式和预紧力大小仅保证轴承在单一工况下有良好的服役性能。本论文在保证不同转速下轴承刚度、寿命等服役性能良好的前提下,提出通过主动调节预紧力实现主轴轴承温升变化控制的方法,具有运用灵活、成本低、主轴结构变动小的特点。针对此方法就高速角接触球轴承接触参数解析算法改进、变工况下轴承接触状态及性能、轴承热力耦合建模及预紧力优化等方面做了如下研究:（1）基于改进Newton-Raphson算法的角接触球轴承接触参数解析方法研究。基于Hertz接触理论,建立了高速角接触球轴承拟静力学模型,针对传统Newton-Raphson算法在求解高速角接触球轴承接触参数时出现初值难以确定、不易收敛等问题,在数值求解过程中引入中间变量,减少未知量数目,进行分步求解,使非线性方程组初值选取更为明确;将迭代修正因子引入改进Newton-Raphson算法,采用遗传搜索策略优化迭代修正因子,提高了求解准确性,缩短了收敛时间;通过矩阵变换,简化了雅克比矩阵的求解过程。与传统算法相比,改进的Newton-Raphson算法更简便更高效。采用改进算法分析了滚道椭圆化、外圈倾斜度和预紧机制对高速角接触球轴承接触参数非线性变化的影响规律。（2）变工况下轴承接触状态及服役性能研究。为进一步提高轴承力学模型的预测精度和鲁棒性,根据钢球和内滚道接触、非接触状态下的受力特点构建轴承统一的力学模型,揭示径向力、预紧力和转速对和内滚道相接触的钢球数目变化的影响规律;建立轴承刚度和寿命的数学描述,探明接触状态变化下轴承动态刚度、寿命的变化规律;基于球和滚道接触的运动学特性,分析轴承摩擦生热机理,建立轴承局部摩擦生热解析方程,量化不同工况下轴承的生热量。研究结果表明,较大的径向力、较小的预紧力及过高转速使部分球和内滚道分离;随着预紧力的增加,接触球数量增加,使轴承径向刚度发生突变,轴承寿命呈现先增大后减小的趋势;预紧力和转速的增加导致轴承生热量增大。因此,合适的预紧力可以使轴承获得良好的服役性能。（3）多因素影响下轴承热力耦合建模研究。针对运行状态下轴承热、力相互耦合的特点,基于拟静力学理论,考虑离心效应和热效应建立多因素影响下定位预紧轴承的热力耦合修正模型,采用热网络模型求解轴承的温度场,实现对轴承动态参数的识别,探明轴承结构尺寸、接触参数与温升之间的耦合关系,揭示预紧力、转速等各项因素对轴承温升的影响规律。定位预紧下轴承的温升试验结果表明,提出的模型有良好的精度和可靠性,文中的方法能有效获取不同工况下轴承的温度场。（4）轴承预紧力优化研究。针对生产实际中主轴需满足低速重载、高速轻载等多工况加工需求,而主轴轴承预先设定预紧力无法满足变工况下轴承服役性能的综合需求问题,提出不同转速下以刚度、寿命、温升为约束条件的轴承预紧力优化策略。为保证不同转速下轴承的刚度、寿命和温升数据的等效性和同序性,对各类数据进行了归一化处理,采用多项式拟合和幂函数拟合方法描述轴承刚度、寿命和温升的归一化数据曲线,基于多目标优化理论,根据功效系数法建立了预紧力的优化模型,设计了可调的预紧力加载装置及轴承预紧力、温升测试平台。仿真和试验结果表明,优化后的预紧力既可满足不同转速下轴承刚度、寿命的综合要求,也保证了轴承温升变化在合适范围内。提出的方法为变工况下主轴轴承的预紧力优化提供了理论指导,为后续主轴轴承温升控制研究提供了思路,具有参考和借鉴意义。
王潇[2]（2021）在《高速滚珠丝杠副-轴承耦合系统的动力学特性分析》文中认为滚珠丝杠副作为航空航天装备、海洋工程装备等自控系统传动螺旋以及高档数控机床等数控装备进给机构的重要组成部件,其动力学特性与整机装备的性能有着密切联系。滚珠丝杠螺母的往复运动会影响到丝杠的刚性和动力学特性,同时,随着丝杠转速的不断提升,高转速对支承丝杠运转的轴承动态特性也有着一定影响。因此,分析高速滚珠丝杠副-轴承耦合系统的动力学特性对滚珠丝杠副的结构设计、优化以及高速精确的运行传动具有重要的意义。本文针对高速滚珠丝杠副-轴承耦合系统的动力学特性及运行稳定性问题,通过考虑丝杠螺母质心位置变化和支承轴承影响的因素,采用Timoshenko梁理论和集中质量法,对高速滚珠丝杠副-轴承耦合系统的动力学特性进行研究,分析了高速滚珠丝杠副-轴承系统的固有频率和临界转速,并通过实验验证了高速滚珠丝杠副-轴承耦合系统的不平衡响应,为提高高速滚珠丝杠副-轴承耦合系统稳定性提供了一定的理论依据。主要研究内容如下:（1）高速滚珠丝杠副动态刚度分析模型的建立。提出了在丝杠螺母质心位置随时变化的条件下,建立随丝杠螺母质心位置变化的高速滚珠丝杠副动态刚度分析模型,通过计算滚珠丝杠副的各阶固有频率,验证了所建立动态刚度分析模型的可行性。为高速滚珠丝杠副的动态设计及结构优化提供了一定的基础理论。（2）高速滚珠丝杠副-轴承耦合系统的固有频率和临界转速计算。基于随丝杠螺母质心位置变化的动态刚度分析模型,考虑轴承的影响,建立高速滚珠丝杠副-轴承耦合系统的有限元模型。分析丝杠螺母位置、支承轴承刚度、支承轴承预紧力、陀螺力矩及丝杠内径等因素对耦合系统固有频率和临界转速的影响变化。结果表明:当螺母运行至丝杠有效行程的中间位置时,滚珠丝杠副的运行稳定性会发生小波动;增大轴承的刚度及预紧力时,可获得耦合系统更高的固有频率和临界转速;适当的增大陀螺力矩可以提高耦合系统的临界转速。（3）高速滚珠丝杠副-轴承耦合系统的不平衡响应分析及实验验证。根据Newmark-β法,分析不平衡质量对两端支承轴承的振动响应及不同偏心质量对丝杠急停急起瞬间的振动响应。介绍实验的原理、设备以及分析实验数据,验证了高速滚珠丝杠副-轴承耦合系统的不平衡响应。结果表明:丝杠上不平衡质量对远离电动机端的轴承振动响应较大;同一偏心质量下,在丝杠螺母急停急起的瞬间,远离电动机一端的丝杠最大行程位置处的振动响应较为敏感。
项云鹏[3]（2020）在《高速列车轴箱轴承动力学特性研究》文中指出近些年高速铁路得到了飞速发展,不仅运营里程逐年增加,列车运营速度也逐步提高。轴箱轴承作为高速列车走行部的关键部件,运行环境也越来越复杂。轴箱轴承不仅实现了构架与轮对之间的连接,也确保了构架与轮对之间的相对运动,它的性能对高速列车运行的安全性、稳定性和平稳性都起到了至关重要的作用。因此,研究在不同工况下的高速列车轴箱轴承动力学性能有助于清楚的了解工况对轴承各元件动力学特性的影响规律,为提高列车运行安全性、稳定性提供一定的理论基础。本文以高速列车轴箱圆柱滚子轴承为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA建立高速列车轴箱轴承二维有限元模型,并采用中心差分法对模型进行显式动力学求解,分析了轴箱轴承在变工况下的动态特性。通过理论公式计算得到轴箱轴承保持架公转转速和滚动体自转转速,经与仿真结果进行对比,验证了高速列车轴箱轴承有限元模型的准确性。首先,根据仿真结果并结合滚动体与内外圈滑移速度公式,计算出滚动体与内外圈的滑移速度,分析了变工况下滚动体在承载区和非承载区与内外圈的打滑情况。结果表明:随着列车运行速度的增加、轨道激励振幅和振动频率的增大,滚动体与内外圈在承载区滑移速度的RMS值都增大,且滚动体与外圈滑移速度的RMS值大于与内圈滑移速度的RMS值;在减速度工况下滚动体与内圈产生负打滑,随着减速度的增大,滚动体与内外圈在承载区滑移速度RMS都增大,但与内圈滑移速度的RMS值增加更快。其次,通过对保持架的打滑率、质心运动轨迹和质心速度偏差比的分析,研究了在变工况下轴承保持架的动态性能。结果表明:随着列车运行速度的增加,保持架质心的运动轨迹更加集中,速度偏差比更小,保持架运动更加趋向于稳定;随着减速度的增大,保持架打滑率平均值的绝对值越来越大,保持架质心在X两侧和Y负方向的位移量增加,速度偏差比增大,保持架稳定性降低;而轨道激励对保持架动态特性影响较小。接着,根据Archard黏着磨损计算模型,计算轴承内外圈在不同区域的瞬时磨损率,分析了在不同工况下轴承内外圈瞬时磨损率大小和分布的变化情况。结果表明:轴承内外圈在承载区的瞬时磨损率较大,在非承载区的瞬时磨损率较小,接近于零;在稳定工况和轨道激励工况时轴承内圈与外圈瞬时磨损率的大小和变化情况相似,在减速度工况时轴承内圈瞬时磨损率大于外圈瞬时磨损率;列车运行速度的增加使得轴承外圈瞬时磨损率增大;减速度的增加增大了内圈的瞬时磨损率,外圈瞬时磨损率变化不大;轨道激励会影响轴承内外圈瞬时磨损率的分布。最后,利用滚动轴承实验台测出稳定工况下NU306轴承保持架的实验转速,并建立NU306轴承二维有限元模型,将仿真得到的保持架仿真转速与保持架实验转速、理论转速对比。结果表明:在相同工况下,NU306轴承保持架的仿真转速与实验转速、理论转速大体上相吻合,验证了轴承二维有限元模型的有效性。
佟耀力[4]（2020）在《高速滚动轴承弹流润滑及动力学性能研究》文中进行了进一步梳理高速电主轴的动态性能直接影响高速加工的质量与效率,而高速滚动轴承作为高速电主轴的核心部件,良好的润滑状态是其正常运行的前提,也是影响其动力学性能的重要因素。因此,针对高速滚动轴承弹流润滑特性与动力学性能的研究具有重要意义。传统轴承分析方法涉及润滑因素对轴承的影响时,大多通过变换摩擦系数来表征不同的润滑状态,因此不能反映轴承的真实运转状态。本文提出了考虑弹流润滑的高速滚动轴承动力学分析方法,模拟分析了润滑黏度因素对高速滚动轴承动力学性能的影响;结合高速滚动轴承润滑黏度试验和轴承滚动面表面损伤分析,明确了润滑黏度因素对高速滚动轴承性能的影响。文章的主要研究工作包括以下几个方面:（1）对高速工况下的轴承滚动体进行了运动学分析,计算了滚动体公转速度、自转速度等重要参数,通过Hertz接触理论对滚动体与滚道的接触变形进行了计算,采用膜厚比来判定滚动轴承的润滑状态,对不同润滑状态下的滚动体摩擦力进行推导计算,明确了滚动轴承的弹流润滑特性,在考虑弹流润滑的情况下对高速滚动体进行了受力分析,明确了内外套圈、保持架、润滑油对滚动体的作用力。（2）建立了考虑弹流润滑的高速滚动轴承动力学分析数学模型,明确了润滑黏度与轴承膜厚比、油膜摩擦力的关系,进行轴承动力学微分方程组求解,模拟分析了润滑黏度、沟曲率系数、内圈转速、轴向载荷、径向载荷等参数对滚动轴承动力学性能的影响。（3）通过T30-70轴承高速试验机对7014C型轴承进行高速试验,测试陶瓷轴承和钢制轴承在不同润滑黏度条件下的振动和温升值。结果发现:高速工况下,随着滚动轴承润滑黏度的增大,其温升与振动均呈现出先下降后上升的趋势;润滑黏度对滚动轴承高速性能的影响程度随转速的增大而增大,即适用的润滑黏度范围随转速的增大而减小;转速为12000 r·min-1时,陶瓷轴承与钢制轴承的动态性能差别不大,然而随着转速增加,陶瓷轴承表现出更优越的性能,适用的润滑黏度范围也较钢制轴承更广;轴承振动的试验值与模拟值对比,两者数值接近,趋势相似,均表现出了滚动轴承弹流润滑特性。（4）对不同润滑状态下运转后的轴承零件表面进行显微形貌观测、表面粗糙度测量以及表面3D轮廓扫描,进行轴承零件表面损伤分析。结果表明:部分膜弹流润滑状态下轴承滚动面损伤较全膜弹流润滑状态严重,滚动轴承内套圈外滚道与滚动体的表面损伤相比外套圈内滚道严重,钢制轴承零件的表面损伤较陶瓷轴承严重。
尹自超[5]（2020）在《雾化器转子振动特性及不平衡响应研究》文中认为21世纪以来,转子动力学在国内外都是一门非常活跃的学科,它是研究所有旋转机械转子动力学特性的基础。随着工业的迅速发展,各种旋转机械的转速越来越高,导致其工作转速超过一阶临界转速,甚至达到二、三阶临界转速。旋转机械在临界转速下工作,转子的振幅将急剧增大,严重时会使旋转机械的元件破坏,甚至造成重大的事故。当旋转机械在具有不平衡因素下高速运转,容易产生较大的振动。尤其是在临界转速下运行时,不平衡因素将导致转子产生更为剧烈的振动,这对转子动力学的研究和分析提出了更高的要求。因此,精确求解转子系统的固有频率和临界转速,以及准确地研究转子系统的不平衡响应,在工程实践中具有重要的意义。本文以垃圾焚烧尾气处理装备的雾化器转子系统为研究对象。在考虑陀螺力矩、转动惯量和剪切效应的前提下,首先将雾化器转子系统等效成Jeffcott转子系统模型,并推导雾化器转子系统的运动方程,研究不平衡质量对其不平衡响应的影响。然后根据等效原则对雾化器转子系统进行了离散处理,分别用Prohl传递矩阵法和Riccati传递矩阵法求得雾化器转子系统的前四阶固有频率,并与有限元结果进行对比验证,其结果表明本文的数值求解方法具有较高的精确度。其次,分析了支撑间距、自转角速度、雾化轮质量以及轴承约束位置等参数对雾化器转子系统振动特性的影响。进一步分析了雾化器转子系统的力学参数对前四阶临界转速的影响,以及临界转速对雾化器转子系统力学参数的敏感度。其结果表明:（1）雾化器转子系统的参数对其振动特性具有较大的影响,如随着自转角速度的增大,前三阶固有频率都在增大,而第四阶固有频率变化却不明显;（2）雾化轮质量对雾化器转子系统的前四阶固有频率有较大影响,在不考虑雾化轮质量时,其固有频率远大于考虑雾化轮的情况,且随雾化轮质量的增大,前四阶固有频率都在缓慢下降;（3）上下轴承约束位置对雾化器转子系统的振动特性亦有较大影响;（4）陶瓷约束刚度在接近20000 N/mm时会使第三、四阶临界转速发生较大的突变,当陶瓷约束刚度等于20000 N/mm时,第三、四阶临界转速又恢复正常变化;（5）雾化器转子系统的转动惯量对第三、四阶临界转速影响最大;（6）雾化器转子系统的第三阶临界转速对雾化器转子系统的参数变化最不敏感。最后,本文对雾化器转子系统的不平衡响应进行了分析,结果表明当不平衡质量位于含有雾化轮质量的节点时,雾化器转子系统的不平衡响应幅值最大。而在雾化器转轴末端施加一个反向的不平衡力矩可减小系统的不平衡响应幅值。
王赵蕊佳[6]（2020）在《高速球轴承环下润滑两相流及耦合传热分析》文中进行了进一步梳理随着航空发动机主轴转速的不断增大,大孔径、高转速、重负载成为了发动机主轴承的主要考核压力。高转速角接触球轴承可以胜任目前的工作要求,由此,也对该类轴承的冷却与润滑提出了更高的要求。航空发动机轴承DN值的不断升高,使得高速运动的空气在轴承内部形成强大的高压区,喷射的滑油难以进入轴承内部,造成喷射润滑的润滑效率降低。为了解决高DN值下轴承的润滑问题,众多学者给出了一种优于喷射润滑的环下润滑方式。针对高速球轴承环下润滑的问题,本文采用VOF模型与MRF模型对150mm孔径的M50全钢球轴承进行了温度场与两相流场的三维数值模拟研究。通过与文献中的实验数据对比,验证了数值方法的准确性。在此基础上,探究了不同工况对高转速球轴承环下润滑方式下的温度场与两相流场的影响。研究表明:（1）转速对轴承的温度场与内部两相流场均有影响,转速与轴承整体温度呈正相关,与内部流场的扰乱程度呈正相关,与轴承内环在周向上的温度梯度呈负相关,与轴承内部油体积分数呈负相关;（2）供油量对轴承的温度场与内部两相流场均有影响,供油量与轴承整体温度和轴承内环轴向温度梯度均呈负相关,供油量的增加可以减弱轴承结构因素对轴承冷却的限制;供油量与轴承内部油体积分数呈正相关,与内部流场的扰乱程度呈正相关;（3）载荷对轴承温度场的影响较大,载荷与轴承整体温度呈正相关,但载荷对轴承内部两相流场的影响较小;（4）转速与滑油穿透率呈负相关,供油量与滑油穿透率呈正相关;（5）当考虑滚珠自转时,轴承转速与轴承温度呈正相关,与滑油穿透率呈正相关,与轴承内部油体积分数呈负相关,与内部流场的扰乱程度呈负相关;（6）当考虑滚珠自转时,供油量与轴承内部油体积分数呈正相关,与滑油穿透率呈正相关,与轴承温度呈负相关。
娄舜禹[7]（2019）在《电主轴轴承预紧特性分析及其优化研究》文中提出电主轴作为高速机床中最重要的构件之一,在机床稳定运行时起着关键作用。为了确保在多工况下轴承动态性能的适应力,通常在电主轴装配时对轴承施加一定的初始预紧力,达到增强电主轴刚度、提高精度和延长轴承疲劳寿命的目的。本文以磨削电主轴为对象,对其内部角接触球轴承进行动力学分析,分析预紧力对轴承内部动态参数的影响,进而研究电主轴轴承预紧下动刚度特性;刚度的增加会导致轴承疲劳寿命发生改变,因此研究预紧下轴承疲劳寿命特性并且对轴承预紧下的疲劳寿命进行优化;还对轴承预紧下电主轴的温升特性进行分析,研究其预紧下各方面性能的变化情况,主要研究内容如下:首先,基于赫兹点接触理论与动力学分析方法,同时考虑轴承在高速转动时产生离心力和陀螺力矩等影响因素,在不同预紧力下,分析了角接触球轴承内滚动体与内外套圈接触角、接触面积、离心力和动刚度等参数的变化情况。其次,采用L-P寿命理论,对角接触球轴承的内、外套圈的疲劳寿命以及轴承整体的疲劳寿命进行计算,并分析了不同预紧力和不同转速对轴承疲劳寿命的影响,得出轴承疲劳寿命与预紧力之间变化情况以及疲劳寿命和转速之间的变化关系。再次,根据上面内容可知提高轴承的额定动载荷进而可以延长轴承的疲劳寿命,因此以轴承的额定动载荷为目标函数,将滚动体的直径、轴承的节圆直径、滚动体个数和内、外滚道曲率半径系数作为设计变量,采用遗传算法对前、后轴承的额定动载荷进行优化分析,最终得出轴承疲劳寿命的优化结果。最后,以电主轴整体作为分析对象,对其进行有限元建模,并计算电主轴在运行时的主要生热量和各构件之间的热传导系数和热对流系数,采用有限元软件对加入水冷和不加入水冷的电主轴进行热稳态分析,研究不同预紧力下轴承温度的变化情况,并与实验数据进行比较分析。
李家成[8]（2019）在《高速角接触球轴承-转子系统的稳定性研究》文中研究表明随着科技水平的提高以及人类生活需求的不断增长,旋转机械正朝着高速自动化的方向发展,轴承-转子系统作为旋转机械的重要组成部分,其高速运转的稳定性直接关系到整个机械系统的安全运行。高速角接触球轴承因其转速高、体积小和安装方便等特点,广泛应用于高速转子系统的支承中,其支承特性的好坏对高速转子系统的稳定运行至关重要。因此,高速角接触球轴承的支承特性及转子系统稳定性的分析成为高速旋转机械的重要研究内容之一。本文的研究工作主要从以下几个方面展开:（1）高速角接触球轴承的静态特性分析。基于Hertz接触理论,首先对角接触球轴承在承受静态载荷时的载荷-变形情况进行分析,推导出轴承静态刚度的计算公式;其次编制计算程序流程图,并通过实例计算得到轴承的静态刚度值、接触应力及应变值;最后利用Solidworks软件建立轴承三维模型,将模型导入Ansys软件中进行仿真分析,得到轴承钢球与内外滚道接触部分的应力应变分布情况。（2）高速角接触球轴承的动态特性分析。基于滚道控制理论,首先对角接触球轴承钢球公转、自转角速度以及钢球与内外滚道接触处的旋滚比等内部运动情况进行分析;其次考虑轴承过盈配合量、钢球离心力和陀螺力矩的影响,推导出整体的平衡方程并建立轴承动态刚度模型;最后编制计算程序流程图,通过实例计算详细研究了轴承接触角、刚度、旋滚比、钢球离心力和陀螺力矩等参数的变化规律。（3）高速角接触球轴承-转子系统稳定性分析。首先建立轴承-转子系统的动力学模型,根据轴承各个方向的恢复力和力矩,推导出轴承-转子系统的动力学方程;其次采用动力学方程求解方法-Newmark算法对转子系统进行数值仿真,得到系统响应的分岔图、轴心轨迹图、频谱图以及Poincare图;最后研究了系统转速、偏心矩等可变参数对转子系统动力学特性的影响,通过分析系统响应图形详细讨论了转子系统复杂的动力学行为。（4）高速角接触球轴承刚度及转子系统稳定性实验测试。利用共振法测试轴承动态刚度:将轴承-转子系统的物理模型简化,建立临界转速与轴承动态刚度之间的函数关系;通过实验数据绘制幅频特性曲线,得到系统临界转速值,根据建立的函数关系求解轴承动态刚度。轴承-转子系统稳定性实验:通过伺服电机驱动轴承-转子系统,利用传感器和数据采集卡测取转子位移信号,通过Matlab软件对该信号进行分析处理,绘制系统的时域图和轴心轨迹图,验证文中理论研究的合理性和准确性。
赵昱宇[9]（2019）在《陀螺飞轮系统姿态角速度测量实现的关键问题研究》文中研究表明陀螺飞轮是一种多功能集成的姿态控制执行与测量装置,它通过控制高速旋转的转子调速并沿两径向轴倾侧来进行三自由度动量交换,从而能够输出三轴姿态控制力矩;与此同时,通过测量的倾侧控制力矩和转子相关运动信息进行解算,能够获得两轴姿态测量功能。这一实现方式能够有效提高姿态控制系统的集成度和效率,具有轻质量、低功耗等优势,因而在微小航天器中具有广阔的应用前景。然而,目前陀螺飞轮仍处于实验室研究阶段,尽管它理论上具备姿态测量功能,但不同于传统机械陀螺仪,它需要根据航天器姿态控制需求长期运行于变倾侧、非调谐状态,这一变工况运行特性导致了其测量原理十分复杂。现有姿态解算方法在大倾侧工况下具有明显的近似误差,不准确的动力学参数、系统的机械误差等因素也严重影响了陀螺飞轮的测量精度,这是制约陀螺飞轮实际应用的重要难题。本文以基于陀螺飞轮的微小航天器姿态测量为研究背景,针对上述问题,从姿态解算方法改进、陀螺飞轮应用性测试等角度对其实现姿态测量和测量精度提升等关键问题进行深入研究,具体内容如下:在考虑壳体角运动的条件下,引入广义坐标并基于拉格朗日方法建立了陀螺飞轮系统的完整动力学模型,并结合SimMechanics机械仿真工具和试验样机对动力学模型进行了验证;在此基础上,给出了基于陀螺飞轮的姿态角速度测量原理,并对影响其测量精度的主要因素进行了分析,为后续的研究工作奠定了基础。针对现有解算方法在大倾侧工况下具有明显误差的问题,研究了适用于陀螺飞轮全工况的姿态角速度解算方法。为了避免传统方法中由线性化引入的近似误差,采用Jacobi-Anger恒等式建立了陀螺飞轮的低频动力学模型,以保留陀螺飞轮的非线性动力学特性,并通过对模型中各力矩项进行定量分析,实现了复杂力矩项的简化。通过曲线拟合实现了贝塞尔函数的实时计算,从而在此基础上提出了一种适用于陀螺飞轮全工况的非线性的角速度解算方法,该方法不但具有与传统方法一致的解算效率,能够实时解算姿态角速度,而且保证了陀螺飞轮在输出姿态控制力矩的同时具有良好的测量精度。针对不准确的动力学参数影响陀螺飞轮测量精度的问题,研究了其动力学参数的试验辨识方法。根据辨识目的,建立了参数辨识所需的数学模型,据此给出了相应的辨识策略,并对其中的病态问题进行了分析。依据病态性分析结果,设计了特殊工况试验,并提出了基于近似主成分变换的模型降维方法,从而获得了参数的先验约束信息;在此基础上,利用先验约束信息引导病态问题的求解,提出了参数的正则化解算方法,保证了陀螺飞轮参数辨识的准确性和可靠性。与参数设计值相比,试验辨识的参数值使得模型输出能够更好地吻合系统实测输出,为陀螺飞轮实现姿态角速度测量提供了准确可靠的动力学参数。针对陀螺飞轮漂移误差影响测量精度的问题,研究了漂移误差的地面标定补偿方法。通过对陀螺飞轮系统的误差机理进行分析,给出了陀螺飞轮的全误差模型,并基于显着性检验方法,对全误差模型的回归效果进行了检验,对各误差项进行了逐步回归筛选从而建立了能够准确描述陀螺飞轮误差特性的实用误差模型。在此基础上,根据D-最优设计准则和条件数最优准则,提出了一种基于多目标优化的多位置试验方案优化设计方法,优化试验方案具有试验效率高、标定精度高等优势,能够更有效地实现漂移误差补偿,从而提升陀螺飞轮的测量精度。最后,对陀螺飞轮样机的地面综合试验相关问题进行了研究。为了准确提取被噪声淹没的陀螺飞轮试验信号,在分析噪声特性的基础上,提出了一种融合去噪方法,保证了样机测试试验的顺利进行。利用陀螺飞轮样机和精密两轴转台搭建了地面试验平台,基于本文提出的地面标定方法和参数辨识方法对陀螺飞轮样机进行了应用性测试,在此基础上,基于本文提出的姿态解算方法,利用陀螺飞轮样机实现了转台姿态角速度的测量。
田胜利[10]（2019）在《高速电主轴系统复杂动态特性及其综合测试技术研究》文中研究表明高速电主轴系统是高端数控机床中最重要的功能部件,是实现高速和超高速切削的载体。高速电主轴复杂的动态特性直接影响着工件的加工质量及其本身的使用寿命。而其动态特性关键指标的实验方法和测试技术尚待攻克。本文研究了高速电主轴复杂动态特性的综合测试技术,并根据测试需要自主研发了一款新颖的高速电主轴及其系统。在建立实验平台的基础上,着重针对其动态支承刚度和轴承摩擦损耗两重要动态特性在理论分析和实验检测上的不足和迫切需要,进行了深入的研究。以及开展了电主轴在综合性能测试中实验加载方法的研究,完善了电主轴的综合性能测试技术。主要做了以下几方面的工作:开展了高速电主轴性能和运行品质的实验方法和测试技术研究,主要包括:对电主轴输出特性、电磁特性、动态支承刚度、温升特性和回转特性等综合性能指标的测量提出了实验方案。为了完成电主轴综合性能的测试,自主研发了一款先进的高速电主轴及其配套子系统。针对电主轴动态加载的难题,提出了两种新颖的加载方法。最终搭建了电主轴系统及其综合性能测试系统的实验平台,为后续研究提供了实验基础。基于球轴承的拟静力学模型完成了轴承内部动力学状态的数值模拟仿真。在求解每一个滚动体动力学基本参量的基础上,研究了电主轴中组配轴承动态支承刚度的求解方法,并着重讨论了径向力对轴承径向/轴向/角刚度的影响规律。研发了一种由气缸作为执行器和滚动轴承作为分离器的接触式加载装置,并对实验数据分析方法进行研究,实现了电主轴转子和前/后轴承动态支承刚度的高速测量。最终,通过理论模型求解和实验测量相结合的方法,分析了转速和径向力对前/后轴承动态支承刚度的影响。针对电主轴在高速工况下产热严重的问题,建立了高速轴承摩擦损耗的理论模型。设计了自由减速法和能量平衡法两种直接且定量测量轴承摩擦损耗的实验方法。实验结果表明,即使在油气润滑条件下,粘性摩擦损耗依然是轴承摩擦损耗的重要组成部分。根据实验结果推导了轴承空腔内润滑剂体积分数关于供油量、供气压力、转速和轴承直径的经验公式,表征了油气润滑参数对轴承摩擦损耗的影响。通过实验确定了电主轴的最佳供油量;验证了预紧力在线调节装置的有效性;揭示了润滑剂粘-温关系和热-机耦合因素对轴承摩擦损耗影响的重要性。研究成果对高速轴承摩擦损耗的预测、测量和减小具有重要意义。针对电主轴高速旋转时动态扭矩加载的难题,设计、制造并测试了一种基于磁流变液的高速电主轴动态加载系统。详述了该加载系统的工作原理和结构。通过Maxwell软件的2D静态电磁场分析对磁感应强度进行仿真计算,结合磁流变液的本构关系得到了加载器的加载扭矩模型。然后通过实验测得加载扭矩与电流、转速的对应关系,发现了磁流变液的零场粘度和剪切屈服应力与剪切率呈非线性关系,并对Herschel-bulkley模型予以修正。修正模型计算的加载扭矩与实验结果吻合较好,为设计基于磁流变剪切原理的高速传动装置奠定了基础。最后对加载系统的扭矩稳定性、温度稳定性、重复使用性等加载性能进行了实验研究,验证了该加载系统的可行性和正确性。为高速电主轴负载下的动态性能测试提供了一种全新的方法。针对电主轴高速旋转时动态径/轴向力加载的难题,设计、制造并测试了一种基于高压水射流的高速电主轴柔性加载系统。基于连续动量方程,建立了射流冲击力的理论模型。通过流体有限元仿真和射流冲击力标定实验,得到了靶距、喷射压力、流量、喷嘴直径、标靶直径、转速与冲击力之间的关系,实现了对电主轴的定量加载。测试了利用高压水射流加载下电主轴的动态性能,实验结果表明:第一,高压水射流可以为电主轴提供稳定和长时的动态加载;第二,电主轴的温升、功率损耗和振动随着负载的增加而明显增大,空载测试不能反映电主轴的真实工况。为高速电主轴关于运行品质的相关研究提供了一种可靠的实验方法。
二、关于冲击力矩对高速自转陀螺的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、关于冲击力矩对高速自转陀螺的影响（论文提纲范文）
（1）变工况预紧力下主轴轴承服役性能预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 课题研究意义 |
| 1.3 主轴轴承动态特性、热特性及预紧力优化的国内外研究动态 |
| 1.3.1 轴承接触状态参数解析方法研究现状 |
| 1.3.2 轴承的动态特性及预紧技术研究现状 |
| 1.3.3 轴承热力耦合研究现状 |
| 1.3.4 预紧力对主轴轴承性能影响研究现状 |
| 1.3.5 最佳预紧力研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 2 基于改进 Newton-Raphson 算法的角接触球轴承接触参数解析 |
| 2.1 角接触球轴承静态接触参数计算 |
| 2.1.1 角接触球轴承的基本假设 |
| 2.1.2 无载荷下角接触球轴承的基本参数 |
| 2.1.3 初始预紧力下角接触球轴承的接触参数 |
| 2.2 高速角接触球轴承拟静力学建模 |
| 2.2.1 定位预紧下高速角接触球轴承拟静力学建模 |
| 2.2.2 定压预紧下高速角接触球轴承拟静力学建模 |
| 2.3 高速角接触球轴承接触参数解析及算法改进研究 |
| 2.3.1 高速角接触球轴承接触参数解析 |
| 2.3.2 改进的Newton-Raphson算法 |
| 2.3.3 改进算法验证 |
| 2.4 高速角接触球轴承接触参数影响因素分析 |
| 2.4.1 静态下预紧力对轴承接触参数的影响分析 |
| 2.4.2 滚道椭圆化对轴承接触参数的影响分析 |
| 2.4.3 外圈倾斜程度对轴承接触参数的影响分析 |
| 2.4.4 不同预紧机制下轴承接触参数的影响分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 变工况下轴承接触状态及服役性能研究 |
| 3.1 变工况下钢球与内滚道接触状态变化分析 |
| 3.2 基于接触状态变化的轴承动态刚度解析 |
| 3.3 基于接触状态变化的轴承寿命解析 |
| 3.4 轴承生热建模与分析 |
| 3.4.1 钢球与滚道接触的运动学分析 |
| 3.4.2 轴承生热模型 |
| 3.4.3 轴承生热量仿真分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 多因素影响下主轴轴承热力耦合研究 |
| 4.1 轴承传热方式及温度场建模 |
| 4.1.1 生热部件传热方式 |
| 4.1.2 结合面接触热阻及换热系数 |
| 4.1.3 基于热网络法的轴承温度场建模 |
| 4.2 轴承热力耦合建模 |
| 4.2.1 过盈配合引起的膨胀量 |
| 4.2.2 转速引起的离心膨胀量 |
| 4.2.3 温升引起的热膨胀 |
| 4.2.4 多因素影响下轴承的热力耦合修正模型 |
| 4.3 数值分析及试验验证 |
| 4.3.1 静态下预紧力和过盈量对轴承参数的影响分析 |
| 4.3.2 转速对轴承膨胀量的影响分析 |
| 4.3.3 热效应和离心效应对轴承接触特性的影响 |
| 4.3.4 轴承热特性仿真与测试分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于功效系数法的主轴轴承预紧力优化研究 |
| 5.1 预紧力优化的理论与方法 |
| 5.1.1 多目标优化理论 |
| 5.1.2 多目标优化问题的求解 |
| 5.1.3 功效系数法 |
| 5.2 预紧力优化模型与仿真分析 |
| 5.2.1 样本数据的归一化 |
| 5.2.2 预紧力优化模型 |
| 5.2.3 预紧力优化分析 |
| 5.3 轴承预紧力调节及温升测试试验规划与验证 |
| 5.3.1 预紧力调节系统及轴承温升测试平台 |
| 5.3.2 试验验证及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 本研究主要结论 |
| 6.2 本研究主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文及参与科研情况 |
| A 发表的论文 |
| B 参与科研项目 |
（2）高速滚珠丝杠副-轴承耦合系统的动力学特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题研究的背景 |
| 1.1.2 课题研究的意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 滚珠丝杠副刚度研究现状 |
| 1.2.2 滚珠丝杠副动力学特性研究现状 |
| 1.3 本文的研究目的及内容 |
| 1.4 课题来源 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 高速滚珠丝杠副刚度矩阵的构建 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 丝杠螺母接口界面单元 |
| 2.2.1 刚性圆盘的运动方程 |
| 2.2.2 滚珠的刚度 |
| 2.2.3 界面单元刚度矩阵 |
| 2.3 滚珠丝杠梁单元 |
| 2.3.1 Timoshenko梁单元的划分 |
| 2.3.2 Timoshenko梁的运动方程 |
| 2.3.3 滚珠丝杠的整体刚度矩阵 |
| 2.4 高速滚珠丝杠副的刚度矩阵 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 高速滚珠丝杠副动态刚度分析模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高速滚珠丝杠副动态刚度分析模型的建立 |
| 3.3 高速滚珠丝杠副刚度矩阵的验证 |
| 3.3.1 模态基础理论 |
| 3.3.2 算例验证 |
| 3.3.3 结果及误差分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 高速滚珠丝杠副-轴承耦合系统的固有频率和临界转速计算 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 滚珠丝杠副的支承方式 |
| 4.3 高速滚珠丝杠副-轴承耦合系统的有限元模型 |
| 4.3.1 支承轴承的刚度 |
| 4.3.2 支承轴承的刚度矩阵 |
| 4.3.3 支承轴承刚度的耦合 |
| 4.3.4 有限元分析模型 |
| 4.4 耦合系统的固有频率与临界转速 |
| 4.4.1 丝杠螺母位置对系统固有频率和临界转速的影响 |
| 4.4.2 轴承刚度对系统固有频率和临界转速的影响 |
| 4.4.3 轴承预紧力对系统固有频率和临界转速的影响 |
| 4.4.4 陀螺力矩对系统固有频率和临界转速的影响 |
| 4.4.5 丝杠内径对系统固有频率和临界转速的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 高速滚珠丝杠副-轴承耦合系统的不平衡响应分析及实验验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 耦合系统的不平衡响应 |
| 5.3 耦合系统不平衡响应分析 |
| 5.3.1 Newmark-β法基本原理 |
| 5.3.2 偏心质量对支承轴承的响应 |
| 5.3.3 不同偏心质量对丝杠的响应 |
| 5.4 实验验证 |
| 5.4.1 实验原理 |
| 5.4.2 LMS仪器及传感器 |
| 5.4.3 实验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文 |
（3）高速列车轴箱轴承动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的来源及研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 滚动轴承分析模型研究现状 |
| 1.2.2 滚动轴承打滑特性及磨损的研究现状 |
| 1.2.3 轴承保持架动力学特性的研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容及方法 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 轴箱轴承显式动力学有限元模型的建立 |
| 2.1 高速列车轴箱轴承的工作特点 |
| 2.2 轴承的几何参数 |
| 2.3 网格划分及材料参数设置 |
| 2.4 接触设置 |
| 2.5 边界条件与载荷设置 |
| 2.6 LS-DYNA显式动力学算法 |
| 2.7 有限元模型验证 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 轴箱轴承滚动体打滑特性分析 |
| 3.1 轴承的运动学关系 |
| 3.1.1 保持架转速 |
| 3.1.2 滚动体自转转速 |
| 3.1.3 滚子与内外滚道接触处的平均速度和相对滑动速度 |
| 3.1.4 轴承内部的受力关系 |
| 3.2 稳定工况下滚动体打滑特性分析 |
| 3.2.1 稳定工况下滚动体打滑特点 |
| 3.2.2 车速对滚动体打滑的影响 |
| 3.3 减速工况下滚动体打滑特性分析 |
| 3.3.1 减速工况下滚动体打滑特点 |
| 3.3.2 减速度对滚动体打滑的影响 |
| 3.4 轨道激励工况下滚动体打滑特性分析 |
| 3.4.1 轨道激励工况下滚动体打滑特点 |
| 3.4.2 不同激励振幅和振动频率对滚动体打滑的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 轴箱轴承保持架动态性能分析 |
| 4.1 轴箱轴承保持架打滑分析 |
| 4.1.1 稳定工况下轴箱轴承保持架打滑率分析 |
| 4.1.2 减速工况下轴箱轴承保持架打滑率分析 |
| 4.1.3 轨道激励工况下轴箱轴承保持架打滑率分析 |
| 4.2 轴箱轴承保持架运动稳定性分析 |
| 4.2.1 稳定工况下保持架运行稳定性分析 |
| 4.2.2 减速工况下保持架运行稳定性分析 |
| 4.2.3 轨道激励工况下保持架运行稳定性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 轴箱轴承磨损特性分析 |
| 5.1 轴承磨损 |
| 5.2 稳定工况下轴箱轴承的磨损分析 |
| 5.3 减速工况下轴箱轴承的磨损分析 |
| 5.4 轨道激励工况下轴箱轴承的磨损分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 滚动轴承实验测试与模型验证 |
| 6.1 实验设备 |
| 6.2 轴承保持架转速实验工况及实验设置 |
| 6.3 实验结果与分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 后续研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 在读期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（4）高速滚动轴承弹流润滑及动力学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 下标说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 滚动轴承弹流润滑特性研究 |
| 1.2.2 滚动轴承动力学性能研究 |
| 1.3 高速滚动轴承弹流润滑及动力学性能研究的提出 |
| 1.3.1 目前研究的局限性 |
| 1.3.2 高速滚动轴承弹流润滑及动力学性能研究 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 第二章 滚动轴承的理论计算与运动分析 |
| 2.1 滚动轴承的基本结构 |
| 2.1.1 几何关系 |
| 2.1.2 接触点的主曲率 |
| 2.2 中低速滚动体运动分析 |
| 2.3 高速滚动体运动分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 滚动轴承的弹流润滑特性与受力分析 |
| 3.1 润滑油的流变性质 |
| 3.2 滚动轴承Hertz接触应力与变形 |
| 3.3 弹性流体动力润滑 |
| 3.3.1 油膜厚度 |
| 3.3.2 膜厚比 |
| 3.3.3 滚动体的摩擦力 |
| 3.4 考虑弹流润滑的高速滚动轴承受力分析 |
| 3.4.1 滚动体与内外滚道间作用力 |
| 3.4.2 滚动体与润滑油的作用力 |
| 3.4.3 滚动体与保持架间作用力 |
| 3.4.4 高速滚动体受力分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 考虑弹流润滑的高速滚动轴承动力学性能分析 |
| 4.1 建立坐标系统 |
| 4.2 轴承零件间的相互作用 |
| 4.2.1 滚动体与滚道 |
| 4.2.2 滚动体与保持架 |
| 4.2.3 滚动体的惯性力与惯性力矩 |
| 4.2.4 润滑油对滚动体的作用力 |
| 4.3 建立平衡方程 |
| 4.3.1 滚动体平衡方程 |
| 4.3.2 内圈平衡方程 |
| 4.4 动力学分析 |
| 4.4.1 参数设置 |
| 4.4.2 黏度-膜厚比 |
| 4.4.3 黏度-滚动体摩擦力 |
| 4.4.4 黏度-轴承振动 |
| 4.4.5 其他因素-轴承振动 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 高速滚动轴承润滑黏度试验及表面损伤分析 |
| 5.1 高速滚动轴承润滑黏度试验 |
| 5.1.1 试验轴承与设备 |
| 5.1.2 黏度选取 |
| 5.1.3 转速选取 |
| 5.1.4 温升及振动信号处理 |
| 5.2 试验结果与分析 |
| 5.2.1 试验结果分析 |
| 5.2.2 试验值与模拟值对比 |
| 5.3 表面损伤分析 |
| 5.3.1 表面粗糙度变化 |
| 5.3.2 表面轮廓变化 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1 作者简历 |
| 2 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 3 参与的科研项目及获奖情况 |
| 4 发明专利 |
| 学位论文数据集 |
（5）雾化器转子振动特性及不平衡响应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 本课题的研究背景和意义 |
| 1.2 转子动力学的发展 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外关于转子系统的研究现状 |
| 1.3.2 国内关于转子系统的研究现状 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第2章 雾化器转子系统的运动和不平衡响应 |
| 2.1 雾化器转子系统的构造 |
| 2.2 雾化器转子系统的运动 |
| 2.3 雾化器转子系统的陀螺力矩 |
| 2.4 圆盘不平衡质量的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 雾化器转子系统的传递矩阵法 |
| 3.1 雾化器转子系统的简化 |
| 3.2 传递矩阵法计算原理 |
| 3.2.1 质量与转动惯量的等效 |
| 3.2.2 等效刚度 |
| 3.2.3 轴段间传递关系 |
| 3.2.4 Prohl传递矩阵法计算原理 |
| 3.2.5 Riccati传递矩阵法 |
| 3.3 数值仿真和验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 雾化器转子系统参数对其振动特性的影响 |
| 4.1 雾化器转子系统参数对其振动特性的影响 |
| 4.1.1 支撑间距L对雾化器转子系统振动特性的影响 |
| 4.1.2 自转角速度Ω对雾化器转子系统振动特性的影响 |
| 4.1.3 雾化轮质量m~(d)对雾化器转子系统振动特性的影响 |
| 4.1.4 上下轴承约束k_1和k_2对雾化器转子系统振动特性的影响 |
| 4.2 雾化器转子系统各参数对其临界转速的影响 |
| 4.2.1 陀螺力矩L_p对雾化器转子系统临界转速的影响 |
| 4.2.2 直径转动惯量J_d对雾化器转子系统临界转速的影响 |
| 4.2.3 陶瓷约束刚度k_3对雾化器转子系统临界转速的影响 |
| 4.3 雾化器转子系统临界转速对各力学参数的敏感度 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 雾化器转子系统不平衡响应分析 |
| 5.1 引起雾化器转子系统不平衡的因素 |
| 5.2 雾化器转子系统质量不平衡的危害 |
| 5.3 不平衡响应的Riccati传递矩阵解法 |
| 5.4 不平衡质量对雾化器转子系统不平衡响应的影响 |
| 5.4.1 不平衡质量在不同节点对不平衡响应的影响 |
| 5.4.2 不同转速下不平衡质量对不平衡响应的影响 |
| 5.4.3 轴承脱落对雾化器转子系统不平衡响应的影响 |
| 5.4.4 不平衡质量对雾化器节点临界转速不平衡响应的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目 |
（6）高速球轴承环下润滑两相流及耦合传热分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 轴承及润滑 |
| 1.2.1 滚动轴承 |
| 1.2.2 润滑方式 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 滚动轴承润滑两相流动研究 |
| 1.3.2 滚动轴承环下润滑研究 |
| 1.3.3 滚动轴承集油效率研究 |
| 1.3.4 滚动轴承滚珠自转研究 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 球轴承环下润滑数值研究理论基础 |
| 2.1 流固耦合传热基本原理 |
| 2.2 数值分析理论基础 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 两相流模型 |
| 2.2.3 表面张力和壁面粘附 |
| 2.2.4 湍流模型 |
| 2.2.5 多重参考系法 |
| 2.3 球轴承生热 |
| 2.4 球轴承对流换热系数 |
| 2.5 公转及自转速度 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 球轴承环下润滑数值研究 |
| 3.1 几何模型的建立与网格划分 |
| 3.2 边界条件与求解方法设置 |
| 3.3 收敛性 |
| 3.4 网格无关性验证 |
| 3.5 对比验证 |
| 3.6 数值分析 |
| 3.6.1 温度场分析 |
| 3.6.2 两相流动分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 球轴承环下润滑温度场及两相流场分析 |
| 4.1 不同工况对球轴承环下润滑的影响 |
| 4.1.1 转速对球轴承温度场及两相流场的影响 |
| 4.1.2 供油量对球轴承温度场及两相流场的影响 |
| 4.1.3 载荷对球轴承温度场及两相流场的影响 |
| 4.2 环下润滑的穿透率 |
| 4.2.1 穿透率的定义 |
| 4.2.2 转速对球轴承穿透率的影响 |
| 4.2.3 供油量对穿透率的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 滚珠自转对球轴承环下润滑的影响 |
| 5.1 考虑滚珠自转的球轴承数值模型 |
| 5.1.1 几何模型的选取与网格划分 |
| 5.1.2 边界条件设置 |
| 5.1.3 网格无关性 |
| 5.2 滚珠自转对球轴承环下润滑环间两相流动的影响 |
| 5.2.1 不同转速下滚珠自转对球轴承两相流场的影响 |
| 5.2.2 不同供油量下滚珠自转对球轴承两相流场的影响 |
| 5.3 滚珠自转对球轴承环下润滑的穿透率的影响 |
| 5.3.1 不同转速下滚珠自转对球轴承润滑穿透率的影响 |
| 5.3.2 不同供油量下滚珠自转对球轴承润滑穿透率的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）电主轴轴承预紧特性分析及其优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 电主轴单元技术研究概述 |
| 1.2.1 国内外电主轴单元技术的发展 |
| 1.2.2 电主轴轴承预紧动力学的研究现状 |
| 1.2.3 高速电主轴轴承预紧与疲劳寿命的研究现状 |
| 1.2.4 高速电主轴预紧与温升的研究现状 |
| 1.3 本课题的主要内容 |
| 2 角接触球轴承预紧下动力学分析 |
| 2.1 电主轴内部构造 |
| 2.2 电主轴的关键部分 |
| 2.2.1 主轴轴承 |
| 2.2.2 电机的转子与定子 |
| 2.3 轴承滚动体的赫兹点接触 |
| 2.4 轴承内几何变化 |
| 2.5 受力平衡方程 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 角接触球轴承预紧下动刚度分析 |
| 3.1 接触刚度分析 |
| 3.2 动刚度分析 |
| 3.3 结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 轴承预紧疲劳寿命分析 |
| 4.1 轴承寿命的计算 |
| 4.1.1 基本额定动载荷计算 |
| 4.1.2 当量动载荷计算 |
| 4.2 高速轴承的寿命计算 |
| 4.3 轴承寿命修正计算 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 高速电主轴轴承疲劳寿命优化 |
| 5.1 优化设计问题 |
| 5.1.1 目标函数 |
| 5.1.2 设计变量与约束条件 |
| 5.2 基于遗传算法的额定动载荷优化分析 |
| 5.3 疲劳寿命的优化结果和讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 预紧对高速电主轴温升影响 |
| 6.1 高速电主轴热源分析 |
| 6.2 角接触球轴承摩擦力矩计算 |
| 6.2.1 轴承初始预紧力 |
| 6.2.2 轴承内外摩擦力矩 |
| 6.2.3 轴承的摩擦热计算 |
| 6.3 高速电主轴的传热方式 |
| 6.3.1 轴承与油脂之间的热对流 |
| 6.3.2 电机与冷却液的对流换热 |
| 6.3.3 电机转子与外部空气的换热 |
| 6.3.4 定子与转子之间的对流换热 |
| 6.3.5 高速电主轴与外部空气的传热 |
| 6.4 电主轴温度场分析 |
| 6.4.1 温度分析单元选择 |
| 6.4.2 温度场分析的基本步骤 |
| 6.4.3 电主轴单元温升的有限元建模 |
| 6.4.4 电主轴单元的热边界条件 |
| 6.4.5 分析结果 |
| 6.5 电主轴温升实验装置和实验与分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（8）高速角接触球轴承-转子系统的稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及进展 |
| 1.3 课题主要研究内容 |
| 2 角接触球轴承静态特性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 角接触球轴承概述 |
| 2.3 轴承静态性能分析 |
| 2.4 实例计算及结果分析 |
| 2.5 轴承有限元仿真 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 角接触球轴承动态特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 角接触球轴承动态模型 |
| 3.3 轴承动态性能分析 |
| 3.4 实例计算及结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 高速角接触球轴承-转子系统稳定性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 轴承-转子系统动力学方程 |
| 4.3 动力学方程求解方法 |
| 4.4 数值算例及仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 轴承刚度及转子系统稳定性实验测试 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验平台及主要设备参数 |
| 5.3 轴承刚度测试 |
| 5.4 轴承-转子系统稳定性实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（9）陀螺飞轮系统姿态角速度测量实现的关键问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 机械陀螺姿态角速度解算方法 |
| 1.2.2 机械系统动力学参数试验辨识 |
| 1.2.3 机械陀螺漂移误差测试标定 |
| 1.2.4 陀螺信号去噪方法 |
| 1.2.5 存在的主要问题 |
| 1.3 论文研究内容及章节安排 |
| 第2章 陀螺飞轮系统动力学建模与测量原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 陀螺飞轮系统概述 |
| 2.3 陀螺飞轮动力学建模 |
| 2.3.1 坐标系定义及其转换关系 |
| 2.3.2 陀螺飞轮的动力学模型 |
| 2.3.3 模型验证 |
| 2.4 基于陀螺飞轮的姿态角速度测量原理 |
| 2.4.1 姿态角速度测量原理 |
| 2.4.2 影响测量精度的关键因素分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 陀螺飞轮全工况下姿态角速度非线性解算方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 研究基础 |
| 3.2.1 贝塞尔函数与Jacobi-Anger恒等式 |
| 3.2.2 粒子群优化算法 |
| 3.3 陀螺飞轮低频动力学模型简化 |
| 3.3.1 基于Jacobi-Anger恒等式的低频动力学模型建立 |
| 3.3.2 基于粒子群优化算法的低频动力学模型简化 |
| 3.4 基于简化低频动力学模型的姿态角速度解算方法 |
| 3.4.1 贝塞尔函数的实时计算 |
| 3.4.2 姿态角速度的非线性测量方程 |
| 3.5 仿真验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于先验约束信息的陀螺飞轮动力学参数正则化辨识 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 研究基础 |
| 4.2.1 多元回归与回归参数估计 |
| 4.2.2 最大方差理论与主成分分析降维方法 |
| 4.2.3 病态问题的正则化方法 |
| 4.3 陀螺飞轮动力学参数辨识中的病态问题分析 |
| 4.3.1 动力学参数辨识原理 |
| 4.3.2 病态性分析 |
| 4.4 基于特殊工况试验的参数先验约束信息获取 |
| 4.4.1 特殊工况下的简化辨识模型与试验方案设计 |
| 4.4.2 基于近似主成分变换的模型降维 |
| 4.4.3 基于近似主成分估计的参数约束信息获取 |
| 4.5 基于先验约束信息的动力学参数正则化解算 |
| 4.5.1 全工况下的参数辨识正交试验方案设计 |
| 4.5.2 参数辨识问题的正则化求解 |
| 4.6 仿真验证 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 陀螺飞轮漂移误差的地面标定与补偿 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 陀螺飞轮系统误差分析与地面标定补偿原理 |
| 5.2.1 系统主要非理想因素分析 |
| 5.2.2 陀螺飞轮系统的地面标定补偿原理 |
| 5.3 基于显着性检验的陀螺飞轮实用误差模型建立 |
| 5.3.1 误差模型的回归效果检验 |
| 5.3.2 误差项的逐步回归筛选 |
| 5.3.3 检验筛选结果与分析 |
| 5.4 基于多目标优化的多位置标定试验方案设计 |
| 5.4.1 优化设计准则 |
| 5.4.2 多位置标定试验方案的优化设计 |
| 5.4.3 试验方案优化结果与验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 陀螺飞轮信号去噪方法与系统综合试验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于经验模态分解的试验信号去噪方法 |
| 6.2.1 经验模态分解原理 |
| 6.2.2 内部传感器测量信号及其噪声特性分析 |
| 6.2.3 基于LPF-EMD-WT的融合去噪方法 |
| 6.2.4 去噪方法验证 |
| 6.3 陀螺飞轮系统样机的综合试验 |
| 6.3.1 陀螺飞轮系统样机的地面试验平台 |
| 6.3.2 陀螺飞轮系统样机的误差标定与补偿 |
| 6.3.3 陀螺飞轮系统样机的动力学参数辨识 |
| 6.3.4 基于陀螺飞轮系统样机的姿态角速度测量 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）高速电主轴系统复杂动态特性及其综合测试技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 本课题研究的背景、意义和来源 |
| 1.2.1 本课题研究的背景 |
| 1.2.2 本课题研究的意义 |
| 1.2.3 本课题研究的来源 |
| 1.3 高速电主轴系统简介 |
| 1.3.1 电主轴结构特点 |
| 1.3.2 轴承润滑技术 |
| 1.3.3 冷却技术 |
| 1.3.4 电动机驱动和控制技术 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 电主轴实验方法与测试技术的研究现状 |
| 1.4.2 高速轴承动态支承刚度的研究现状 |
| 1.4.3 高速轴承摩擦损耗的研究现状 |
| 1.4.4 电主轴动态加载技术的研究现状 |
| 1.5 本课题主要研究目的与内容 |
| 1.5.1 本课题的研究目的 |
| 1.5.2 本课题的研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 2 高速电主轴性能与运行品质的实验方法和测试技术研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电主轴综合性能测试系统的设计 |
| 2.2.1 高速电主轴性能指标测试技术研发 |
| 2.2.2 高速电主轴运行品质检测核心技术—动态加载方法研究 |
| 2.2.3 高速电主轴数据采集技术研发 |
| 2.3 高速电主轴的结构设计 |
| 2.4 高速电主轴系统的设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 高速电主轴动态支承刚度的建模与实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 轴承的刚度模型 |
| 3.2.1 拟静力学模型 |
| 3.2.2 组配轴承刚度求解流程 |
| 3.3 实验装置和数据分析方法 |
| 3.3.1 实验装置和原理 |
| 3.3.2 实验方案 |
| 3.3.3 实验数据分析方法 |
| 3.4 实验步骤和结果分析 |
| 3.4.1 实验步骤 |
| 3.4.2 径向力对轴承刚度的影响 |
| 3.4.3 转速对轴承刚度的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 高速电主轴轴承摩擦性能分析与实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 轴承摩擦损耗模型 |
| 4.2.1 整体经验法 |
| 4.2.2 局部分析法 |
| 4.2.3 摩擦系数 |
| 4.3 高速轴承摩擦特性的实验研究 |
| 4.3.1 自由减速法测量轴承摩擦损耗 |
| 4.3.2 能量平衡法测量轴承摩擦损耗 |
| 4.4 油气润滑参数对轴承摩擦损耗影响的建模与实验分析 |
| 4.4.1 各种摩擦因素对轴承摩擦损耗的影响 |
| 4.4.2 供油量对轴承摩擦损耗的影响 |
| 4.4.3 供气压力对轴承摩擦损耗的影响 |
| 4.4.4 转速对轴承摩擦力矩的影响 |
| 4.5 其余运行参数对轴承摩擦损耗影响的实验研究 |
| 4.5.1 预紧力对轴承摩擦损耗的影响 |
| 4.5.2 运行温度对轴承摩擦损耗的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于磁流变液的高速电主轴动态扭矩加载的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 磁流变液加载器的设计 |
| 5.2.1 磁流变液简介 |
| 5.2.2 加载原理和结构设计 |
| 5.2.3 设计注意事项 |
| 5.2.4 磁流变液加载系统的组成 |
| 5.3 磁流变液加载器的分析 |
| 5.3.1 本构关系 |
| 5.3.2 加载转矩计算 |
| 5.3.3 磁感应强度的仿真计算 |
| 5.4 加载扭矩的实验分析 |
| 5.4.1 实验装置和步骤 |
| 5.4.2 粘性阻尼转矩分析 |
| 5.4.3 剪切阻尼转矩分析 |
| 5.5 加载性能的实验分析 |
| 5.5.1 转矩稳定性分析 |
| 5.5.2 温度稳定性分析 |
| 5.5.3 可重复性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 基于高压水射流的高速电主轴径/轴向力加载的实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 高压水射流加载系统的原理和组成 |
| 6.2.1 高压水射流简介 |
| 6.2.2 加载系统的原理 |
| 6.2.3 加载系统的组成 |
| 6.3 高压水射流加载系统的设计和分析 |
| 6.3.1 射流冲击力的理论建模 |
| 6.3.2 射流冲击力的流场仿真分析 |
| 6.3.3 高压水射流的主参数设计 |
| 6.4 实验结果和讨论 |
| 6.4.1 冲击力的标定实验 |
| 6.4.2 受载电主轴的动态性能测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望及后续工作 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读博士学位期间发表的论文目录 |
| B.作者在攻读博士学位期间取得的科研成果目录 |
| C.作者在攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| D.学位论文数据集 |
| 致谢 |
四、关于冲击力矩对高速自转陀螺的影响（论文参考文献）
- [1]变工况预紧力下主轴轴承服役性能预测研究[D]. 贺平平. 西安理工大学, 2021
- [2]高速滚珠丝杠副-轴承耦合系统的动力学特性分析[D]. 王潇. 兰州理工大学, 2021(01)
- [3]高速列车轴箱轴承动力学特性研究[D]. 项云鹏. 华东交通大学, 2020(01)
- [4]高速滚动轴承弹流润滑及动力学性能研究[D]. 佟耀力. 浙江工业大学, 2020
- [5]雾化器转子振动特性及不平衡响应研究[D]. 尹自超. 西南交通大学, 2020(07)
- [6]高速球轴承环下润滑两相流及耦合传热分析[D]. 王赵蕊佳. 哈尔滨工程大学, 2020(05)
- [7]电主轴轴承预紧特性分析及其优化研究[D]. 娄舜禹. 西安理工大学, 2019(01)
- [8]高速角接触球轴承-转子系统的稳定性研究[D]. 李家成. 山东科技大学, 2019(05)
- [9]陀螺飞轮系统姿态角速度测量实现的关键问题研究[D]. 赵昱宇. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [10]高速电主轴系统复杂动态特性及其综合测试技术研究[D]. 田胜利. 重庆大学, 2019(01)