發(fā)動(dòng)機(jī)—發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸素機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于混合動(dòng)力車輛、工程機(jī)械和柴油發(fā)電機(jī)組，其振動(dòng)問題一直是影響動(dòng)力裝置的工作可靠穩(wěn)定性和噪聲控制的主要因素之一。
　　 在實(shí)際運(yùn)行過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸系在電磁參數(shù)激勵(lì)，氣體爆發(fā)壓力，活塞連桿往復(fù)慣性力和自激慣性激勵(lì)等的聯(lián)合作用，不僅產(chǎn)生復(fù)雜的非線性振動(dòng)現(xiàn)象，還存在著復(fù)雜的機(jī)電耦合關(guān)系。為了全面研究發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸系的動(dòng)態(tài)性能，分析軸系的耦合振動(dòng)問題，有必要將發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行研究。

2、本文的研究目的就是根據(jù)軸系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從機(jī)電耦合的角度，研究發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸系在各種內(nèi)部激勵(lì)和外部激勵(lì)作用下的動(dòng)力特性和振動(dòng)規(guī)律，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化以及減噪等提供更符合實(shí)際的理論依據(jù)。主要內(nèi)容包括：
　　 利用有限單元法建立發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸系非線性機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)模型。首先，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將軸系簡化為質(zhì)量沿軸線連續(xù)分布的階梯軸分布參數(shù)力學(xué)模型，在綜合考慮曲軸扭振軸和橫振的基礎(chǔ)上，建立曲軸單元運(yùn)動(dòng)微分方程；其

3、次，以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)位移為節(jié)點(diǎn)位移，考慮發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)偏心時(shí)不均勻氣隙磁場能量變化，建立發(fā)電機(jī)單元；最后，在這兩個(gè)單元的基礎(chǔ)上，基于有限元法建立發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸系的非線性動(dòng)態(tài)模型。該非線性運(yùn)動(dòng)微分方程揭示了發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸系結(jié)構(gòu)參數(shù)、電磁參數(shù)與其動(dòng)態(tài)性能之間的關(guān)系，為進(jìn)一步研究軸系的電磁參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)與其動(dòng)態(tài)性能之間的內(nèi)在聯(lián)系奠定基礎(chǔ)。
　　 利用多尺度法研究發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸系發(fā)生參、強(qiáng)的共振條件及其耦

4、合機(jī)理。研究結(jié)果表明：發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸系存在電磁參數(shù)激勵(lì)和外激勵(lì)；系統(tǒng)產(chǎn)生非線性參激振動(dòng)的主要原因是發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸系受到非線性的電磁參數(shù)激勵(lì)；在電磁參數(shù)激勵(lì)、氣體爆發(fā)壓力、往復(fù)慣性力和自激慣性激勵(lì)聯(lián)合作用下系統(tǒng)將產(chǎn)生參激振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)相耦合的現(xiàn)象。
　　 利用多尺度法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸系非線性動(dòng)態(tài)方程進(jìn)行求解，得到發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸系非線性動(dòng)態(tài)方程的-次近似解。某具體在相同的工作狀態(tài)和條件下，其仿真計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)

5、測試結(jié)果基本一致，這說明軸系機(jī)電耦合動(dòng)態(tài)模型及計(jì)算是正確、可靠的。
　　 研究了發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸系在電磁參數(shù)激勵(lì)、氣體爆發(fā)壓力、往復(fù)慣性力和自激慣性力作用下的主共振、次諧共振、組合共振、超諧共振和多重共振的條件，和具體頻率因子和條件下的共振分析以及系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性等問題。
　　 采用多尺度法系統(tǒng)地研究發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸系在電磁參數(shù)激勵(lì)、氣體爆發(fā)壓力、運(yùn)動(dòng)組件往復(fù)慣性力和自激慣性力作用下的主共振、次諧共振、組合共振、超