平行轴系斜齿轮转子系统频率可靠性及可靠性灵敏度研究

论文摘要

旋转机械包括汽轮机、燃气轮机、发电机、电动机、离心压缩机、水轮机、以及航空发动机等机械设备,它们被广泛的应用于电力、航空、航天、化工、纺织、冶金等重要国民经济领域之中。随着科学技术的进步和现代工业化水平的提高,旋转机械正在朝着大型、高速、自动化的方向发展。这就对旋转机械在工作当中的稳定性、可靠性等问题提出了更高的要求。旋转机械的失效绝大多数是由于转子系统的故障引起的,因此,研究转子的频率的失效概率的敏感性与设计对转子系统安全的影响具有重要意义。本文在总结了国内、外有关转子动力学和频率可靠性灵敏度研究现状的基础上,对相关项目中的转子系统的频率失效敏感参数进行了分析。首先对转子系统进行合理的简化,用有限元的方法对转子系统的临界转速和稳定性进行了初步分析,得到转子系统的各阶临界转速；然后利用神经网络理论并结合可靠性灵敏度求解方法与转子动力学,利用神经网络具有非线性映射和任意函数逼近等功能,将神经网络技术应用于频率可靠性和可靠性灵敏度分析领域,求解频率可靠性及其灵敏度。同时对基本随机变量进行了无量纲化,把可靠性对各个基本随机变量的影响程度的排序,为产品在设计阶段提供了理论参考,有着积极地现实意义和理论价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源与研究意义
• 1.2 结构可靠性设计的发展历史和现状
• 1.3 齿轮动力学研究的发展和现状
• 1.3.1 齿轮—转子—轴承系统线性动力学研究
• 1.3.2 齿轮—转子—轴承系统非线性动力学研究
• 1.4 人工神经网络发展
• 1.5 本课题的研究内容
• 第2章 可靠性及人工神经网络基础
• 2.1 可靠性及可靠性设计概述
• 2.2 可靠性灵敏度概念及无量纲化
• 2.3 结构可靠度的计算方法
• 2.3.1 应力—强度干涉模型法
• 2.3.2 随机摄动法
• 2.3.3 响应面法
• 2.3.4 一次二阶矩法
• 2.3.5 蒙特卡罗法
• 2.3.6 随机有限元法
• 2.4 可靠性灵敏度的计算方法
• 2.5 人工神经网络基础
• 2.5.1 人工神经元结构
• 2.5.2 BP神经网络结构
• 2.5.3 BP神经网络设计原则
• 2.6 本章小结
• 第3章 平行轴斜齿轮转子系统建模
• 3.1 平行轴齿轮转子系统的基本参数
• 3.1.1 转子系统的几何参数
• 3.1.2 转子系统的材料参数
• 3.1.3 转子系统的齿轮参数
• 3.1.4 确定啮合刚度和啮合阻尼
• 3.1.5 轴承参数
• 3.2 齿轮啮合副系统的传动模型
• 3.2.1 齿轮系统扭转分析模型
• 3.2.2 齿轮传动系统啮合耦合型振动模型
• 3.3 转子系统的有限元模型
• 3.3.1 几何模型的简化处理
• 3.3.2 有限元模型的建立
• 3.3.3 转子系统的模态分析
• 3.3.4 系统的临界转速及稳定性计算
• 3.4 本章小结
• 第4章 转子系统失效概率敏感性分析
• 4.1 可靠性的试验设计
• 4.1.1 转子频率失效概率敏感性理论基础
• 4.1.2 ISIGHT软件介绍
• 4.1.3 随机参数的确定
• 4.1.4 ISIGHT集成试验设计
• 4.2 基于神经网络方法的转子系统的频率的失效概率与敏感性
• 4.2.1 确定转子系统的神经网络样本并检验神经网络
• 4.2.2 转子系统的一次二阶矩法可靠性及可靠性灵敏度求解
• 4.2.3 转子系统频率可靠性（失效概率）蒙特卡罗法求解
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献