多失效模式大型壓縮機轉子系統(tǒng)的振動分析與可靠性穩(wěn)健設計.pdf

1、旋轉機械是應用最廣泛、最重要的核心機械裝置之一。離心壓縮機是一種典型的旋轉機械，在能源、化工、航空航天及汽車工業(yè)等重要基礎工業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。
　　本文根據(jù)離心壓縮機在國產化道路上所面臨的問題，提出了將可靠性靈敏度設計及可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設計等當代設計方法應用于產品設計制造過程中的新思路，以達到設計出滿足不同加工和使用條件下都能夠達到實際工作要求的高性能、高可靠性的產品的目的?；诖耍疚闹饕隽艘韵鹿ぷ?
　　1.詳

2、細闡述了隨機復雜轉子系統(tǒng)的動力學與可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設計的理論體系和基本框架，描述了大型壓縮機轉子系統(tǒng)振動分析、結構系統(tǒng)可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設計的主要任務和基本內容。
　　2.提出了以三維幾何建模軟件、有限元分析軟件和多體動力學仿真軟件為平臺的轉子系統(tǒng)三維動態(tài)響應綜合分析方法，建立了參數(shù)化剛柔混合非線性轉子動力學模型，通過添加適當?shù)募s束，合理地簡化了油膜、扭矩、工作轉速等影響系統(tǒng)可靠性的性能參數(shù)，對轉子系統(tǒng)進行了剛柔混合動力學仿真分析。最后

3、，識別出大型直聯(lián)轉子系統(tǒng)的主要失效模式，分析了轉軸的動態(tài)應力響應特性。
　　3.基于轉子動力學的相關理論建立了通用的斜齒輪彎—扭—軸—擺全自由度耦合動力學模型，提出了一種新型的聯(lián)軸器建模方式，建立了不同耦合形式、不同激勵形式、不同聯(lián)軸器建模形式下的系統(tǒng)有限元模型，根據(jù)PTA裝置齒輪耦合壓縮機轉子系統(tǒng)的動力特性，定性分析了主動軸的旋轉方向、主動軸的選擇、螺旋角、嚙合剛度、嚙合阻尼、方位角、軸承剛度等多個參數(shù)對系統(tǒng)動力學特性的影響。最

4、后，根據(jù)不平衡響應結果識別出系統(tǒng)的主要失效原因，建立了碰摩失效模式和共振失效模式，為進一步的可靠性及可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設計提供指導。
　　4.將人工神經網絡技術融入到可靠性設計中，訓練后的神經網絡模型代替有限元模型從而提高了復雜轉子系統(tǒng)的計算效率。結合隨機攝動技術、可靠性設計和可靠性靈敏度設計相關理論，建立了動態(tài)應力可靠性模型，提出了對具有復雜結構的非線性轉子系統(tǒng)的可靠性靈敏度設計的新方法，研究了設計參數(shù)的改變對轉子系統(tǒng)可靠性的影響，

5、得到了可靠性對基本隨機變量均值和方差的靈敏度，將各個基本隨機變量對可靠性的影響程度進行了排序，得出了分析結論并為產品設計階段提供理論指導。
　　5.闡述了可靠性優(yōu)化設計、可靠性穩(wěn)健設計的相關理論及推導公式，基于多平行軸齒輪轉子系統(tǒng)動力學特性分析結果，定量給出對系統(tǒng)影響較大的基本隨機變量，確立了轉子系統(tǒng)的兩種失效模式:碰摩失效模式和共振失效模式，建立可靠性（失效）模型，將對復雜轉子系統(tǒng)進行了可靠性設計和可靠性靈敏度設計，在基本隨機變

6、量是混合變量的情況下對其靈敏度進行了無量綱化，將基本隨機變量對可靠性的影響程度進行了排序，提取出對可靠性影響較大的參數(shù)，在保證一定可靠度前提的基礎上，對隨機結構系統(tǒng)進行可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設計，使得這些參數(shù)對系統(tǒng)的可靠度變的不再敏感，從可靠性意義上提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為工程實際提供一些理論參考。
　　6.研究了具有相關性的齒輪轉子系統(tǒng)的可靠性設計與可靠性靈敏度設計問題。在已有文獻的基礎上，基于二階窄界限理論定量地給出了相關系統(tǒng)的可靠度，推