目錄 前言 第1章 緒論 1 1.1 動(dòng)力學(xué)及其理論體系 1 1.1.1 動(dòng)力學(xué)概念 1 1.1.2 機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論體系 2 1.2 機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析 3 1.3 機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)試與識(shí)別 4 1.4 機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷 5 1.4.1 機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估 5 1.4.2 故障診斷及其基本任務(wù) 6 1.4.3 故障診斷的性能指標(biāo) 6 1.4.4 故障的范疇與分類 8 1.4.5 故障診斷技術(shù)的基本環(huán)節(jié)和應(yīng)用范圍 9 1.4.6 故障診斷的實(shí)施方法與常用的故障診斷方法 10 1.5 機(jī)械裝備的動(dòng)態(tài)分析與動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 13 第2章 機(jī)械振動(dòng)測(cè)試與信號(hào)分析 14 2.1 振動(dòng)測(cè)試的目的和任務(wù) 14 2.2 機(jī)械振動(dòng)測(cè)試的力學(xué)原理 16 2.2.1 相對(duì)式測(cè)量法 17 2.2.2 慣性式測(cè)量法 18 2.3 振動(dòng)測(cè)試傳感器 20 2.3.1 振動(dòng)測(cè)試傳感器的技術(shù)指標(biāo)及選用原則 20 2.3.2 振動(dòng)測(cè)試傳感器的類型 22 2.3.3 振動(dòng)測(cè)試傳感器的安裝 25 2.4 振動(dòng)測(cè)試儀器設(shè)備 27 2.4.1 電信號(hào)的中間變換裝置 27 2.4.2 振動(dòng)測(cè)量?jī)x器 33 2.5 振動(dòng)信號(hào)的描述與采集 35 2.5.1 動(dòng)態(tài)信號(hào)及其描述 35 2.5.2 振動(dòng)信號(hào)的采集和調(diào)理 50 2.6 振動(dòng)信號(hào)的處理與分析 52 2.6.1 振動(dòng)信號(hào)處理與分析的內(nèi)容 53 2.6.2 特征量的提取與表征 57 2.6.3 信號(hào)的幅域分析 59 2.6.4 信號(hào)的時(shí)域分析 62 2.6.5 信號(hào)的頻域分析 68 2.6.6 時(shí)頻分析方法 75 2.6.7 互功率譜密度與相干分析 83 2.6.8 倒頻譜分析 86 2.6.9 細(xì)化分析 90 2.6.10 時(shí)間序列分析 96 2.6.11 瞬態(tài)信號(hào)的處理與分析 106 第3章 旋轉(zhuǎn)機(jī)械參數(shù)的測(cè)試與識(shí)別 110 3.1 滑動(dòng)軸承油膜動(dòng)特性系數(shù)識(shí)別 110 3.1.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)及測(cè)試系統(tǒng) 110 3.1.2 識(shí)別原理及方法 112 3.1.3 現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別 114 3.1.4 油膜參數(shù)識(shí)別實(shí)例 116 3.2 滾動(dòng)軸承動(dòng)剛度的測(cè)試 118 3.2.1 非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下滾動(dòng)軸承動(dòng)力特性測(cè)試 118 3.2.2 定轉(zhuǎn)速下滾動(dòng)軸承動(dòng)力特性測(cè)試 119 3.2.3 由轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)頻響特性確定滾動(dòng)軸承的動(dòng)力特性 119 3.2.4 滾動(dòng)軸承動(dòng)力特性的直接測(cè)試 122 3.3 擠壓油膜阻尼器動(dòng)力特性的測(cè)試 126 3.3.1 擠壓油膜阻尼器動(dòng)力特性的一般分析 126 3.3.2 在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下測(cè)定擠壓油膜阻尼器的動(dòng)力特性 128 3.3.3 在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下模擬擠壓油膜阻尼器實(shí)際工作條件的測(cè)試 129 3.4 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)邊界參數(shù)的識(shí)別 133 3.4.1 有限元模型的邊界參數(shù)識(shí)別 133 3.4.2 邊界元模型的邊界參數(shù)識(shí)別 135 3.5 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的參數(shù)檢測(cè) 145 3.5.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速檢測(cè) 145 3.5.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)相位檢測(cè) 146 第4章 機(jī)械設(shè)備的故障監(jiān)測(cè)與分析方法 148 4.1 灰色診斷分析方法 148 4.1.1 灰色診斷方法的概念 149 4.1.2 灰色關(guān)聯(lián)度及其故障診斷方法 149 4.1.3 灰色診斷分析方法的應(yīng)用 152 4.2 模糊診斷分析方法 155 4.2.1 模糊診斷的信息處理 155 4.2.2 故障診斷的模糊模式識(shí)別方法 161 4.2.3 故障診斷的模糊綜合評(píng)判方法 163 4.2.4 故障診斷的模糊聚類分析 167 4.3 模式識(shí)別分析方法 169 4.3.1 模式識(shí)別方法 169 4.3.2 模式識(shí)別理論 170 4.3.3 故障診斷過(guò)程的實(shí)施 179 4.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析方法 180 4.4.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的思想方法及基本模型 180 4.4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷分析方法 183 4.5 智能診斷系統(tǒng) 188 4.5.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷系統(tǒng)知識(shí)的表示與管理 189 4.5.2 智能故障診斷系統(tǒng)推理方法 192 4.6 變速旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的狀態(tài)監(jiān)測(cè) 195 4.6.1 非穩(wěn)態(tài)信號(hào) 195 4.6.2 非穩(wěn)態(tài)信號(hào)的Kalman 濾波法 197 4.6.3 非穩(wěn)態(tài)信號(hào)的自適應(yīng)濾波法 197 4.6.4 時(shí)域?yàn)V波與角域分析 202 第5章 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障機(jī)理與診斷 205 5.1 齒輪的故障機(jī)理與診斷 205 5.1.1 齒輪箱的失效與振動(dòng)測(cè)定 205 5.1.2 齒輪故障的特征 209 5.1.3 齒輪故障的簡(jiǎn)易診斷方法 213 5.1.4 齒輪故障的精密診斷方法 217 5.2 滾動(dòng)軸承的故障機(jī)理與診斷 228 5.2.1 滾動(dòng)軸承的失效與振動(dòng)測(cè)定 228 5.2.2 滾動(dòng)軸承的振動(dòng)特征 230 5.2.3 滾動(dòng)軸承故障的振動(dòng)信號(hào)分析診斷 235 5.2.4 滾動(dòng)軸承故障的聲發(fā)射診斷 241 5.2.5 滾動(dòng)軸承故障的油液分析診斷 242 5.2.6 滾動(dòng)軸承故障的其他診斷方法 244 5.3 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的故障機(jī)理與診斷 246 5.3.1 轉(zhuǎn)子不平衡的故障機(jī)理與診斷 248 5.3.2 轉(zhuǎn)子彎曲的故障機(jī)理與診斷 252 5.3.3 轉(zhuǎn)子不對(duì)中的故障機(jī)理與診斷 257 5.3.4 油膜渦動(dòng)和油膜振蕩的故障機(jī)理與診斷 267 5.3.5 旋轉(zhuǎn)失速的故障機(jī)理與診斷 276 5.3.6 喘振的故障機(jī)理與診斷 281 5.3.7 動(dòng)靜件摩擦的故障機(jī)理與診斷 285 5.3.8 轉(zhuǎn)子過(guò)盈配合件過(guò)盈不足的故障機(jī)理與診斷 290 5.3.9 轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)連接松動(dòng)的故障機(jī)理與診斷 293 5.3.10 密封和間隙動(dòng)力失穩(wěn)的故障機(jī)理與診斷 297 5.3.11 轉(zhuǎn)軸具有橫向裂紋的故障機(jī)理與診斷 301 5.4 汽輪發(fā)電機(jī)組故障診斷與治理 305 5.4.1 汽輪發(fā)電機(jī)組的故障分類與激振力分析 306 5.4.2 機(jī)組設(shè)計(jì)問(wèn)題引起的故障診斷與治理 311 5.4.3 機(jī)組運(yùn)動(dòng)問(wèn)題引起的故障診斷與治理 317 5.4.4 機(jī)組耦合問(wèn)題引起的故障診斷與治理 324 5.4.5 自激振動(dòng)類故障的診斷與治理 327 5.4.6 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的失穩(wěn)故障診斷與治理 333 第6章 發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué) 342 6.1 發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)概述 342 6.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo) 342 6.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)分類 343 6.2 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的振動(dòng) 349 6.2.1 單圓盤(pán)對(duì)稱轉(zhuǎn)子的振動(dòng) 349 6.2.2 帶有彎曲軸和非圓軸轉(zhuǎn)子的振動(dòng) 361 6.2.3 支承各向異性時(shí)轉(zhuǎn)子的振動(dòng) 368 6.2.4 盤(pán)偏置時(shí)轉(zhuǎn)子的振動(dòng) 378 6.3 轉(zhuǎn)子振動(dòng)的進(jìn)動(dòng)分析 388 6.3.1 轉(zhuǎn)子的軸心軌跡——正、反進(jìn)動(dòng)分解 388 6.3.2 轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的進(jìn)動(dòng)比函數(shù) 391 6.3.3 轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)軌跡的全息進(jìn)動(dòng)分析 396 6.3.4 轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)分析的廖氏定理 397 6.3.5 典型故障條件下轉(zhuǎn)子的進(jìn)動(dòng)特征 405 6.4 發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì) 406 6.4.1 高壓轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)模型與振動(dòng)模態(tài) 406 6.4.2 轉(zhuǎn)子兩階臨界轉(zhuǎn)速的上界估計(jì)方法 409 6.4.3 高壓轉(zhuǎn)子的抗振設(shè)計(jì) 412 6.4.4 高壓轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)例 422 6.4.5 彈性支承剛度估計(jì)與測(cè)試 428 6.5 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)的可容模態(tài)和減振設(shè)計(jì) 430 6.5.1 簡(jiǎn)單柔性轉(zhuǎn)子的可容模態(tài)設(shè)計(jì) 431 6.5.2 一般柔性轉(zhuǎn)子的可容模態(tài)設(shè)計(jì) 438 6.5.3 雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的可容模態(tài)設(shè)計(jì) 447 6.6 雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)和設(shè)計(jì) 456 6.6.1 雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的模型和運(yùn)動(dòng)方程 457 6.6.2 雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的不平衡響應(yīng)和拍振現(xiàn)象 458 6.6.3 帶彈性支承和阻尼器的雙轉(zhuǎn)子振動(dòng) 461 6.6.4 剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì) 462 6.6.5 中介軸承對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的影響 463 6.6.6 帶中介軸承的對(duì)轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子的振動(dòng) 477 第7章 機(jī)床動(dòng)力學(xué) 481 7.1 機(jī)床動(dòng)力學(xué)概述 481 7.1.1 機(jī)床的加工性能與動(dòng)態(tài)特性 481 7.1.2 機(jī)床的動(dòng)力分析和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 482 7.1.3 機(jī)床動(dòng)力分析的基本內(nèi)容 483 7.1.4 機(jī)床動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的基本方法 485 7.1.5 機(jī)床動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的基本步驟 487 7.1.6 機(jī)床中的各種振動(dòng) 488 7.2 機(jī)床結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)理論模型 489 7.2.1 集中參數(shù)模型 489 7.2.2 分布質(zhì)量梁模型 498 7.2.3 機(jī)床動(dòng)力特性的模態(tài)表達(dá)式 502 7.2.4 模態(tài)參數(shù)的識(shí)別方法 508 7.2.5 機(jī)床動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)的識(shí)別 515 7.3 機(jī)床部件的動(dòng)力學(xué)分析 518 7.3.1 主軸部件動(dòng)力特性的分析與評(píng)價(jià) 518 7.3.2 主軸部件動(dòng)力特性的計(jì)算方法 520 7.3.3 主軸部件的傳遞矩陣法 526 7.3.4 傳動(dòng)鏈的扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 535 7.3.5 進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)剛度 543 7.3.6 進(jìn)給系統(tǒng)的自激振動(dòng) 547 7.4 機(jī)床結(jié)合部的動(dòng)力學(xué)分析 553 7.4.1 機(jī)床螺栓結(jié)合部動(dòng)力學(xué)模型 555 7.4.2 機(jī)床錐配合結(jié)合部動(dòng)力學(xué)模型 562 7.4.3 滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)合部動(dòng)力學(xué)模型 567 7.4.4 滾動(dòng)功能部件結(jié)合部動(dòng)力學(xué)模型 572 7.4.5 機(jī)床軸承部件結(jié)合部動(dòng)力學(xué)模型 577 7.4.6 考慮結(jié)合部的機(jī)床動(dòng)力學(xué)模型實(shí)例 580 7.5 機(jī)床結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的綜合分析與動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 582 7.5.1 機(jī)床結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的綜合 582 7.5.2 機(jī)床結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)原理 595 7.6 切削過(guò)程的動(dòng)力特性和自激振動(dòng) 603 7.6.1 動(dòng)態(tài)切削力的確定方法 603 7.6.2 金屬切削過(guò)程中的自激振動(dòng) 610 7.6.3 動(dòng)態(tài)切削過(guò)程和切削參數(shù)的變化效應(yīng) 617 7.6.4 金屬切削加工過(guò)程的穩(wěn)定性 625 7.6.5 金屬磨削加工過(guò)程的穩(wěn)定性 644 7.6.6 提高機(jī)床加工穩(wěn)定性的途徑 654 參考文獻(xiàn) 665