本书是聚焦航空发动机振动的专著，分为上、下两册。上册为基础篇，从振动基础理论出发，以单转子系统为对象，系统地介绍转子动力学基础理论，为发动机转子支承系统减振设计提供必备知识。下册为专业篇，以航空发动机转子支承系统为对象，阐述高压转子和低压转子的“可容模态”设计理论和方法；建立双转子解析模型，揭示双转子系统的振动特性和参数影响规律；建立双转子系统模态动平衡理论，论述双转子系统“可容模态”优化设计方法；介绍电磁轴承和弹支干摩擦阻尼器主控技术，以激发读者对发动机振动主动控制的关注和兴趣。
样章试读
目录
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丛书序
前言
第1章单自由度系统的振动
1.1运动微分方程001
1.2自由振动001
1.3利用自由振动确定阻尼的方法003
1.4受迫振动004
1.5阻尼的半功率点估计006
1.6周期力激扰下的受迫振动008
1.7振动烈度的度量009
参考文献011
第2章支座激振与振动隔离
2.1支座激振012
2.2振动的隔离014
参考文献015
第3章单盘对称转子的振动
3.1转子的涡动及幅频特性016
3.2转子运动微分方程018
3.3转子的不平衡响应019
3.4不平衡作用下转子的进动023
3.5固定坐标系和旋转坐标系下转子运动的描述和变换024
3.6有阻尼时转子的振动025
3.7转子在临界转速时的振动和阻尼的最佳估计方法026
3.7.1转子在临界转速时的振动026
3.7.2阻尼的最佳估计方法028
参考文献032
第4章带有弯曲轴和非圆轴转子的振动
4.1轴弯曲时转子的振动033
4.2带有非圆轴时转子的振动036
4.2.1转子的不平衡响应040
4.2.2转子自重激起的振动041
参考文献043
第5章支承刚度各向异性时转子的振动
5.1支承主刚度各向异性时转子的振动044
5.2支承主刚度各向异性时转子的正进动与反进动047
5.3支承存在交叉刚度时转子的振动050
5.4支承主刚度各向异性对转子稳定性的影响054
5.5从能量角度解释转子的稳定性055
参考文献058
第6章盘偏置时转子的振动
6.1回转效应的实验演示059
6.2偏置盘运动的描述060
6.3盘偏置时转子的运动方程062
6.4转子的自振频率066
6.5转子系统的动力学“临界跟随”现象071
6.5.1不平衡力和不平衡力矩作用下转子的振动响应073
6.5.2“临界跟随”条件下转子振动响应的计算实例075
参考文献077
第7章叶轮顶间隙激振
7.1间隙激振力的计算079
7.2局部间隙损失系数080
7.3间隙激振力系数082
7.4间隙激振的失稳作用083
参考文献084
第8章转子振动的进动分析方法及其应用
8.1进动分析方法的建立085
8.2转子的轴心轨迹正、反进动分解086
8.3转子运动的进动比函数090
8.3.1支承刚度各向异性时转子的进动比函数091
8.3.2裂纹转子的进动比函数092
8.4转子进动轨迹的全息进动分析095
8.5转子进动分析的廖氏定理097
8.5.1廖氏定理1——椭圆面积定理097
8.5.2廖氏定理2——椭圆轨迹和进动圆轨迹面积定理098
8.5.3廖氏定理3——轨迹面积变化率恒定定理100
8.5.4廖氏定理4——轨迹周长定理101
8.5.5复向量内积法则103
8.5.6廖氏定理５——进动力做功的正交性定理103
8.5.7廖氏定理６——进动力做功定理105
8.6定理的应用示例106
8.6.1不平衡力所做的功106
8.6.2阻尼力所做的功107
8.6.3存在反对称交叉刚度时，弹性恢复力所做的功108
8.7几种典型故障条件下转子的进动特征109
参考文献110
第9章转子的失稳振动
9.1材料的黏弹性和内阻尼112
9.2内阻尼的作用114
9.2.1内阻尼模型及其与转子运动的关系114
9.2.2内阻尼对转子运动稳定性的影响116
9.3内阻尼和外阻尼117
9.4带内阻尼转子的不平衡响应119
9.5带内阻尼转子的重力响应119
9.6圆柱面配合引起的转子失稳振动120
9.6.1圆柱面配合的形式及特征参数120
9.6.2圆柱面配合的受力和内摩擦分析121
9.7套齿连接结构的受力和内摩擦分析131
9.7.1套齿连接的作用和特征参数131
9.7.2套齿连接引起转子失稳振动的机理132
9.7.3转子不对中对带套齿连接转子稳定性的影响134
9.7.4动态不对中时套齿连接转子的稳定性139
9.7.5套齿内摩擦等效内阻尼145
本章小结146
参考文献147
第10章振动测试及振动信号分析
10.1测试的目的和任务148
10.2振动传感器149
10.2.1传感器的技术指标149
10.2.2振动位移传感器——电涡流传感器152
10.2.3振动速度传感器——磁电式传感器153
10.2.4振动加速度传感器154
10.3传感器的安装155
10.3.1地面机械上传感器的安装155
10.3.2航空发动机上传感器的选择与安装156
10.4振动信号的调理和采集157
10.5转子振动信号的处理与分析160
10.5.1频率分辨率160
10.5.2特征量的提取及表征160
参考文献164
第11章单转子影响系数动平衡理论与方法
11.1不平衡质量的分布、静不平衡和动不平衡165
11.2刚性转子与柔性转子167
11.3刚性转子的平衡167
11.4影响系数平衡法170
11.5柔性转子的动平衡171
11.6影响系数法的改进173
11.6.1带有初始弯曲时转子的动平衡173
11.6.2保留试重的影响系数法174
11.6.3平衡面相关性问题的处理176
11.6.4影响系数矩阵的存储和重用177
11.6.5利用平均数据计算影响系数矩阵178
11.7基于试重组的影响系数平衡法178
11.7.1基于正交试重组的影响系数法179
11.7.2基于任意试重组的影响系数平衡法183
11.7.3基于正交试重组的影响系数法和基于任意试重组的影响系数法的关系186
参考文献188
第12章单转子模态动平衡理论与方法
12.1柔性单转子的运动方程和模态正交性189
12.1.1运动方程189
12.1.2振动模态191
12.1.3单转子振型的正交特性195
12.2转子的不平衡响应197
12.2.1复向量表示法197
12.2.2不平衡响应198
12.3单转子模态平衡的N平面法201
12.3.1N平面理论201
12.3.2实际平衡方法和步骤203
12.3.3正交校正质量组的确定205
12.3.4N平面平衡法的一般步骤206
12.3.5单转子向前正交平衡法207
12.3.6单转子全正交平衡法209
12.4单转子模态平衡的N+2平面法211
12.4.1向前正交的N+2平衡面法211
12.4.2向前正交的N+2平衡面法的平衡步骤212
12.5柔性单转子模态动平衡法的过程与步骤213
12.5.1转子模态的确定213
12.5.2N平面向前正交平衡法213
12.6多测点优化216
12.7单转子N平面全正交平衡法——向前和向后正交平衡法218
12.8单转子全正交模态动平衡的步骤219
12.8.1正交向量组的确定219
12.8.2平衡第一阶振型219
12.8.3平衡第二阶振型220
12.8.4平衡第三阶振型221
参考文献222
第13章带挤压油膜阻尼器转子的动力学特性
13.1挤压油膜阻尼器的发展和应用223
13.1.1挤压油膜阻尼器的结构和基本原理223
13.1.2挤压油膜阻尼器的诞生与发展225
13.2挤压油膜阻尼器的基本特性及特征参数226
13.3雷诺方程228
13.3.1坐标系与阻尼器参数228
13.3.2平衡方程229
13.3.3连续方程231
13.3.4广义雷诺方程231
13.3.5轴颈轴承的雷诺方程233
13.3.6挤压油膜阻尼器的雷诺方程234
13.4油膜反力、油膜刚度和油膜阻尼237
13.4.1半油膜、全油膜和气穴现象237
13.4.2短轴承近似理论圆进动假设稳态239
13.4.3长轴承近似理论圆进动假设稳态245
13.4.4有限长轴承近似方法250
13.4.5短轴承理论下阻尼器的瞬态特性258
13.4.6长轴承理论下阻尼器的瞬态特性268
13.4.7支承在挤压油膜阻尼器上的刚性转子277
13.4.8考虑流体惯性力时的阻尼特性283
13.4.9考虑油膜惯性效应时挤压油膜阻尼器对转子振动的影响285
13.5挤压油膜阻尼器设计290
13.5.1挤压油膜阻尼器设计流程和实例290
13.5.2挤压油膜阻尼器实验和减振性能影响因素298
13.5.3挤压油膜阻尼器的非线性特性314
参考文献318
第14章发动机转子动力学特性计算方法
14.1传递矩阵法320
14.1.1转子模型建立320
14.1.2轴段的传递矩阵320
14.1.3轴段间的传递矩阵322
14.1.4综合轴段的传递矩阵325
14.1.5临界转速与振型计算325
14.1.6分叉结构的传递矩阵法327
14.1.7不平衡响应的计算331
14.1.8应变能分析332
14.1.9计算双转子动力学特性的整体传递矩阵法333
14.1.10算例340
14.2有限元计算方法345
14.2.1有限元计算方法的特点和计算步骤345
14.2.2发动机转子系统的建模和单元节点划分346
14.2.3单元的运动微分方程347
14.2.4发动机转子系统的运动微分方程353
14.2.5分叉结构的有限元法356
14.2.6发动机双转子系统的稳态动力学特性计算361
14.2.7发动机转子系统的瞬态响应371
14.2.8算例5374
参考文献378
附录
附录A：等截面轴单元的运动方程系数矩阵379
附录B：锥形轴单元的运动方程系数矩阵381
附录C：轴单元的瞬态刚度系数矩阵384
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