發(fā)動機—發(fā)電機系統(tǒng)軸素機電耦合動力學(xué)研究.pdf

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

2、本文的研究目的就是根據(jù)軸系的結(jié)構(gòu)特點，從機電耦合的角度，研究發(fā)動機-發(fā)電機系統(tǒng)軸系在各種內(nèi)部激勵和外部激勵作用下的動力特性和振動規(guī)律，為系統(tǒng)的設(shè)計、優(yōu)化以及減噪等提供更符合實際的理論依據(jù)。主要內(nèi)容包括：
　　 利用有限單元法建立發(fā)動機-發(fā)電機系統(tǒng)軸系非線性機電耦合動力學(xué)模型。首先，根據(jù)發(fā)動機曲軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點，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，建立曲軸單元運動微分方程；其

3、次，以發(fā)電機轉(zhuǎn)子振動位移為節(jié)點位移，考慮發(fā)電機轉(zhuǎn)子振動偏心時不均勻氣隙磁場能量變化，建立發(fā)電機單元；最后，在這兩個單元的基礎(chǔ)上，基于有限元法建立發(fā)動機-發(fā)電機系統(tǒng)軸系的非線性動態(tài)模型。該非線性運動微分方程揭示了發(fā)動機-發(fā)電機系統(tǒng)軸系結(jié)構(gòu)參數(shù)、電磁參數(shù)與其動態(tài)性能之間的關(guān)系，為進一步研究軸系的電磁參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)與其動態(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)動機-發(fā)電機發(fā)動機-發(fā)電機系統(tǒng)軸系發(fā)生參、強的共振條件及其耦

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

5、測試結(jié)果基本一致，這說明軸系機電耦合動態(tài)模型及計算是正確、可靠的。
　　 研究了發(fā)動機-發(fā)電機系統(tǒng)軸系在電磁參數(shù)激勵、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)運動穩(wěn)定性等問題。
　　 采用多尺度法系統(tǒng)地研究發(fā)動機-發(fā)電機系統(tǒng)軸系在電磁參數(shù)激勵、氣體爆發(fā)壓力、運動組件往復(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