带螺旋桨的曲轴系统扭纵耦合非线性振动模型.pdfVIP

学兔兔 第 46卷第 11期 机 械 工 程 学 报 Vol1．46 NO．Il 2010 年 6 月 JOURNAL0FMECHANICALENGINEERING Jun． 201O DoI：10．3901，JM E【．2010．11．121 带螺旋桨的曲轴系统扭纵耦合非线性振动模型木 张锁怀 郭 军 (上海应用技术学院机械与 自动化工程学院 上海 200235) 摘要：在考虑螺旋桨、柴油机连杆和活塞变惯量、扭纵耦合效应的情况下，采用当量轴向力的方法，将横向变惯量和气缸体 压力变化激励转换为轴向激励，建立 6拐螺旋桨曲轴系统的非线性动力学模型，该模型代表一个强非线性非 自治系统。通过 数值仿真，研究该系统在工作转速下的时间响应和频谱。结果表明，在螺旋桨与第 1个曲拐之间、第 5与第6个曲拐之间的 相对扭转振动频谱中，2倍频成分非常明显；在轴向相对振动响应中，含有基频、6倍频和 2O倍频成分；作用在螺旋桨上的 4倍频激励成分没有出现。因此，在柴油机螺旋桨曲轴系统设计中，只根据线性动力学分析结果进行强度计算和振动分析会 导致较大误差。 关键词：螺旋桨曲轴系统 扭纵耦合振动 非线性响应 数值仿真 中图分类号：TH113．1 TH132．41 NonfinearM odelofthePropellerandCrankshaft System Coupled inTorsionalandAxialDirection ZHANG Suohuai GUO Jun (SchoolofMechanicalandAutomationEngineering，ShanghaiInstituteofTechnology,Shanghai200235) Abstract：Inconsideration ofpropeller，variablemassmomentofinertiaoflinkagesandpistons，and couplingeffectbetween torsionalandaxialvibration，thenonlineardynamicmodelofhtecrank shaft system with 6link ages，6pistonsandapropelleris established，inwhichtheaxialforceequivalenttohtetransverseforcecausedbyvariablemassmomem ofinertiaandpressureon pistonsisused．Thegoverningequationsofthemodeldemonstrateasrtongnonlinearandnonautonomoussystem．Bynumeric simulation，htetimehistoryandrfequencyspectraofthesystem rae~serachedattheworkingspeed．Itisfoundhtat inhtespecrtaof the relative torsionalresponse between propeller nad firstcrank，bewt een fifth crank and sixht crank ，two times rfequency componentsraeverydistinct；basefrequencycomponents，sixtimesrfequencycomponemsnadwt entytimesrfequencycomponents appera inhtespectraoftherelativexaialresponse；ofurtimesfrequencycompone