转子系统作为旋转机械装备中重要的动力输出装置,当系统发生碰磨故障时会对整个设备运行状态产生影响,为了利用电机定子电流信号来对转子系统碰磨故障进行诊断,在考虑圆盘质量偏心因素的条件下,建立了转子在碰磨状态下的弯扭耦合振动数学模型,基于库伦摩擦力模型对碰磨力进行求解,再利用拉格朗日方程推导建立了转子系统碰磨弯扭耦合运动微分方程。把电磁扭矩作为纽带,利用MATLAB/Simulink软件建立了三相异步电机-转子系统碰磨机电耦合模型并进行仿真实验。对仿真得到的电流信号进行频谱分析,同时分析振动信号和绘制轴心轨迹用来作为对比验证。仿真结果表明可以通过监测电机的定子电流的特性来对转子系统的碰磨故障进行诊断,这为转子系统动力学研究与故障诊断提供了新的手段,便于对转子系统故障进行预测从而避免严重事故的发生。

通过直接求解均匀薄壁梁单元弯扭耦合振动的运动偏微分方程,推导其自由振动时的精确动态传递矩阵.采用考虑翘曲影响的Bernoulli-Euler梁理论,且假定薄壁梁单元的横截面是单对称的.动态传递矩阵可以用于计算薄壁梁集合体的精确固有频率和模态形状.针对两个薄壁梁算例,采用自动Muller法和结合频率扫描法的二分法求解频率特征方程,并讨论翘曲刚度对弯扭耦合Bernoulli-Euler薄壁梁固有频率的影响.数值结果验证了本文方法的精确性和有效性,并指出翘曲刚度可以显著改变薄壁开口截面梁的固有频率.

建立了叶片-转子-轴承系统模型,并分析了考虑非线性油膜力作用下系统的弯扭耦合运动。为了考虑叶片弯曲变形的影响,将叶片模化为悬臂梁结构,利用假设模态法进行离散求解,通过Lagrange方法建立系统的运动方程,运用Runge-Kutta法对所得动力学方程进行数值求解,最终通过对分岔图、三维谱图、相图和Poincaré映射的分析,得到了叶片-转子-轴承系统中蕴含的各种复杂非线性动力学行为。通过与不考虑叶片的转子-轴承系统进行比较,指出叶片的弯曲振动使系统的不稳定区域提前,并在某些转速下激起系统的混沌运动。

由于内部激励和外部扰动的存在,罗茨真空泵在工作过程中会产生很大的振动问题。为了更好地对罗茨真空泵转子系统进行动力学分析,采用集中质量法,考虑电机、齿轮、罗茨转子等结构的基础上对系统进行动力学建模。采用牛顿欧拉法分别建立了转子系统的纯扭转模型以及偏心弯扭耦合模型的振动微分方程并考虑了重力的影响。研究发现由于齿轮啮合时变刚度的存在,转子系统存在稳定性问题。同时由于偏心的存在,转子的弯曲振动和扭转振动存在相互耦合。研究内容为之后对系统的稳定性分析以及弯扭耦合振动分析奠定了基础。

结合动力减振器与干摩擦减振器的工作原理,以研究减振为主要目的,设计了一种新型的阻尼环.以某航空发动机转子实验台为研究对象,基于集中参数法建立了带阻尼环的转子-齿轮传动系统的弯扭耦合动力学模型.采用Runge-Kutta法数值求解系统的振动方程,并分析其在工作频率范围内的动力学响应.在此基础上,进一步分析阻尼环的安装刚度、安装阻尼、摩擦力等参数对系统振动响应的影响规律.计算结果表明：与传统阻尼环相比,新型阻尼环对转子-齿轮传动系统在高频范围内的弯扭耦合振动影响较明显;在一定的范围内增大阻尼环的结构参数,将对系统在高频范围内起到明显的减振效果,包括：转子的弯曲振动和齿轮的扭转振动;阻尼环的结构优化设计对转子-齿轮传动系统的减振效果起到重要的作用.