南京航空航天大學(xué)

南京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告（本科_____級）_____________學(xué)院___________________專業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目_______________________學(xué)生姓名__________學(xué)號__________起迄日期__________________________設(shè)計(jì)地點(diǎn)__________________________指導(dǎo)教師__________職稱__________年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫1500～2000字左右的文獻(xiàn)綜述。高性能的航空發(fā)動(dòng)機(jī)以不斷修改結(jié)構(gòu)幾何構(gòu)形達(dá)到充分利用材料特性和縮小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)靜件間的間隙來提高推力/重量比和結(jié)構(gòu)效率。同時(shí)轉(zhuǎn)靜件結(jié)構(gòu)上采用封嚴(yán)措施，使之達(dá)到最小間隙，致使轉(zhuǎn)靜件間碰摩的可能性增加。而隨著航空事業(yè)的發(fā)展，對航空發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)完整性和可靠性的要求也越來越高。這就要求研究者對轉(zhuǎn)子碰摩故障的特征有較清楚的了解。為此，本文進(jìn)行了如下研究工作。首先針對轉(zhuǎn)子碰摩故障診斷問題，建立了Jeffcott轉(zhuǎn)子碰摩模型及非線性動(dòng)力學(xué)分析模型。然后，計(jì)算碰摩力，用Runge-Kutta方法對微分方程求解，設(shè)定參數(shù)，并進(jìn)行模擬試驗(yàn)，通過得到的軸心軌跡圖、頻譜圖、時(shí)間波形圖、Poincaré圖等，研究系統(tǒng)在周期、擬周期及混沌運(yùn)動(dòng)時(shí)曲線的特征。重點(diǎn)討論轉(zhuǎn)子系統(tǒng)參數(shù)對其信號的影響，研究了轉(zhuǎn)子碰摩故障的特征。規(guī)定計(jì)算參數(shù)下，仿真計(jì)算得到系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，不斷的改變轉(zhuǎn)速，碰摩剛度和偏心量來觀察其對系統(tǒng)相應(yīng)的影響。分析系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)如何在周期、擬周期和混沌之間的轉(zhuǎn)化；并分析其非線性特征和混沌現(xiàn)象；用轉(zhuǎn)子碰摩試驗(yàn)臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并觀察碰摩故障出現(xiàn)后的的現(xiàn)象。國內(nèi)外許多學(xué)者對轉(zhuǎn)子碰摩的研究已經(jīng)取得了不少的成果，對碰摩產(chǎn)生的條件，主要特征以及數(shù)學(xué)模型理論都作了較詳細(xì)的描述。但由于碰摩故障激勵(lì)的復(fù)雜性，工程師及中仍然存在一些應(yīng)用這些成果并不能解釋清楚的現(xiàn)象，這也表明這些成果應(yīng)用的局限性。在目前國內(nèi)外學(xué)者研究成果上，本文將轉(zhuǎn)子碰摩故障診斷結(jié)合起來，建立Jeffcott轉(zhuǎn)子碰摩模型及動(dòng)力學(xué)分析模型，推導(dǎo)出系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，利用數(shù)值仿真分析轉(zhuǎn)子碰摩故障機(jī)理，提取碰摩故障特征。用從ZT-3型多功能轉(zhuǎn)子模擬實(shí)驗(yàn)臺和航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器上采集到的碰摩故障實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了診斷實(shí)驗(yàn)。本論文的主要內(nèi)容如下第一章：介紹了航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子碰摩故障的概念，討論了目前國內(nèi)外對轉(zhuǎn)子碰摩故障診斷的研究，以及本文研究的主要內(nèi)容。第二章：建立Jeffcott轉(zhuǎn)子碰摩模型及動(dòng)力學(xué)分析，研究碰摩故障，用非線性動(dòng)力學(xué)理論進(jìn)行故障機(jī)理分析。在相同的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)參數(shù)下，利用時(shí)域波形圖、軸心軌跡圖、頻譜圖、Poincaré圖等研究了碰摩故障的非線性特征，并給出結(jié)論。第三章：運(yùn)用ZL-3轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺和航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器進(jìn)行了碰摩故障實(shí)驗(yàn)，對動(dòng)力學(xué)模型以及相關(guān)的計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證。第四章：對本文所做的工作進(jìn)行總結(jié)和展望，歸結(jié)本文的創(chuàng)新點(diǎn)和不足之處以及今后的進(jìn)一步研究工作。在對轉(zhuǎn)子碰摩動(dòng)力學(xué)模型的研究中，有的國內(nèi)外學(xué)者通過建立Jeffcott轉(zhuǎn)子碰摩模型，研究了轉(zhuǎn)子在不同激勵(lì)頻率、轉(zhuǎn)子剛度、阻尼比、偏心量以及（非線性）摩擦系數(shù)在非線性油膜力的作用下轉(zhuǎn)子的響應(yīng)；分析轉(zhuǎn)子碰摩故障的頻域特點(diǎn)及其非線性振動(dòng)特性，以及轉(zhuǎn)靜碰摩間隙對轉(zhuǎn)子響應(yīng)頻率成分（高頻和低頻）的影響。有碰摩轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)分[1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][12]，小波變換特征[4]，轉(zhuǎn)子碰摩故障仿真與實(shí)驗(yàn)研究[13]，碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的陣發(fā)性及混沌現(xiàn)象[5]，非線性動(dòng)力學(xué)行為研究[6]，不對中轉(zhuǎn)子局部碰摩的混沌特性[7][11]以及非穩(wěn)態(tài)分析等[8]，都進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并取得了重要的進(jìn)展。有鑒于此，本文也將建立轉(zhuǎn)子碰摩的非線性動(dòng)力學(xué)模型。綜合考慮了轉(zhuǎn)子質(zhì)量、阻尼系數(shù)、機(jī)匣徑向剛度、間隙、偏心、轉(zhuǎn)速以及摩擦系數(shù)等因素。研究了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、軸承間隙、碰摩剛度以及轉(zhuǎn)子偏心量對系統(tǒng)響應(yīng)的影響，用時(shí)間波形、頻譜圖、軸心軌跡及Poincaré圖來對系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行周期——分頻——擬周期——混沌的變化過程特征分析。[1]MuszynskaA.Rotortostationaryelementrubrelatedvibrationphenomenainrotatingmachinery:Literaturesurvey[J].TheShockandVibrationDigest,1989,21(3):311.[2]ChuFL,ZhangZS.BifurcationandchaosinarubimpactJeffcottrotorsystem[J].JournalofSoundandVibration,1998,210(1):1[3]ChuFulei[4]劉獻(xiàn)棟等.具有轉(zhuǎn)靜件碰摩故障雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型及其小波變換特征,航空動(dòng)力學(xué)報(bào),15（2），2000[5]諸福磊等.碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的陣發(fā)性及混沌現(xiàn)象,航空動(dòng)力學(xué)報(bào),11（3）,1996[6]李振平.碰摩轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)行為研究,航空動(dòng)力學(xué)報(bào),19（2）,2004[7]劉獻(xiàn)棟等.轉(zhuǎn)靜件碰摩模型及不對中轉(zhuǎn)子局部碰摩的混沌特性,航空動(dòng)力學(xué)報(bào),13（4）,1998[8]丁千，轉(zhuǎn)子碰摩運(yùn)動(dòng)的非穩(wěn)態(tài)分析，航空動(dòng)力學(xué)報(bào),15（2）,2000[9]聞邦椿，武新華，丁千.故障旋轉(zhuǎn)機(jī)械非線性動(dòng)力學(xué)的理論與試驗(yàn),科學(xué)出版社,2004[10]李振平.碰摩轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)行為研究，航空動(dòng)力學(xué)報(bào),19(2),2004[11]羅躍綱.基礎(chǔ)松動(dòng)-碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的混沌特性研究，振動(dòng)工程學(xué)報(bào),16(2),2003[12]聞邦椿,張曉偉,姚紅良.碰摩轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)非線性振動(dòng)特征的實(shí)驗(yàn)研究,東北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,(10),2003[13]向玲，轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰摩故障仿真與試驗(yàn)研究，潤滑與密封，(5期)，20052.畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)要研究或解決的問題和擬采用的方法：建立Jeffcott轉(zhuǎn)子碰摩故障動(dòng)力學(xué)模型，推導(dǎo)運(yùn)動(dòng)微分方程；利用四階龍格庫塔法對微分方程進(jìn)行求解，得到轉(zhuǎn)子水平和垂直方向的動(dòng)力響應(yīng)；繪制響應(yīng)的時(shí)間曲線、頻譜曲線、相圖、軸心軌跡圖及Poincare圖，研究系統(tǒng)在周期、擬周期及混沌運(yùn)動(dòng)時(shí)曲線的特征；規(guī)定計(jì)算參數(shù)下，仿真計(jì)算得到系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，分析系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)如何在周期、擬周期和混沌之間的轉(zhuǎn)化；并分析其非線性特征和混沌現(xiàn)象；用轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，觀察碰摩故障出現(xiàn)后的倍頻和分頻的現(xiàn)象。指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見和對畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測）：指導(dǎo)教師___________年月日系意見：