双机驱动平面单质体非线性振动系统的自同步理论研究

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1、万方数据AThesisinMechanicalDesignandTheoryIlllrJllrIJllllllllllllINdllJlUllIJ0122320ResearchonSelf-SynchronizationTheoryofaSingleMassNonlinearVibratingSystemwithTwoMotorsDrivesByLiYeSupervisor：AssociateProfessorLiHeNortheasternUniversityJune2013万方数据感谢：国家自然科学基金项目(编号：5175071)国家重点基础研究发展计划(9

2、73计划)项目(批准号：2011CB706504)中央高校基夺科研业务费专项资金课题(编号：NNl20203001)辽宁省自然科学基金(批准号：201102072)对本课题的大力资助!万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=匕思。学位论文作者签名：鸯，1日期：弘·≥年-7月l目学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北

3、大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年d一年口一年半口两年口，十学位论文作者签名：／令’叶导师签名：签字日期：加l；耳．7J日1日签字目期：沙B．．I．万方数据东北大学硕士学位论文摘要双机驱动平面单质体非线性振动系统的自同步理论研究摘要自同步振动机械被广泛应用到矿山、轻工等领域。自从上世纪60年代，国内外学者对自同步振动系统的机电耦合特性就进行了大量的研究工作，

4、得到了许多主要研究成果。但是，大多数研究是对非线性振动系统进行简化，从线性或拟线性化的角度展开研究，对含有非线性因素的振动系统的同步理论涉及比较少。而工程中绝大多数振动机械系统都是非线性系统。因此，深入分析振动系统的自同步规律，必须综合考虑振动系统的非线性元素。本文考虑了振动系统弹性元件的非线性元素，研究了非线性振动系统两激振电机在同向旋转与反向旋转两种工作状态下的自同步条件与稳定性条件，并进行了数值仿真和实验验证。主要完成了以下几个方面的工作：(1)建立了鼠笼式三相异步振动电机的电磁转矩数学模型及非线性弹簧的弹性力表达式，采用拉格朗日法建立了同向旋转及反向旋转

5、的平面单质体非线性振动系统的机电耦合动力学模型。(2)采用渐进法求解出振动系统在水平x方向、竖直Y方向及扭摆杪方向的振动响应解析解；采用Hamiton原理，推导出了同向回转及反向回转平面单质体非线性振动系统的自同步条件：采用非线性系统稳定性的一次近似判别法，推导出了同向回转及反向回转平面单质体非线性振动系统同步运行时在平衡点处的渐进稳定性条件。(3)利用Matlab／Simulink建立了三相交流异步振动电机的Simulink仿真模型及振动系统的机电耦合Simulink仿真模型。通过数值仿真，定量地描述了两电机电磁转矩差△疋、振动系统质量M。、偏心块重合角谚(偏

6、心距I)、偏心块回转中心到振动机体质心距t及电机轴摩擦阻矩系数五i等因素对振动系统实现自同步的影响。(4)对同向回转及反向回转非线性振动系统在几种典型扰动情况下进行了仿真分析，发现了同向回转及反向回转振动系统在两激振电机初始条件不同时(两激振电机偏心转子存在初始相位差、两偏心转子初始角速度不等、两电机偏心块重合角不等及两激振电机摩擦阻矩系数不等)以及同步运行过程中一台激振电机受到扰动(受到相位扰动、供电频率发生变化及振动同步传动)情况下的自同步运动规律。(5)建造了双机驱动平面单质体非线性振动系统试验台，进行了同向回转及反向回转两种情况下，理想工作状态时、两电机

7、偏心块重合角不同时以及同步运行过程中一台．TTT．万方数据东北大学硕士学位论文摘要激振电机受到供电频率扰动工况下的实验研究。通过实验结果与数值仿真结果的对比，在一定程度上证明了理论与数值仿真的准确性及有效性。关键词：非线性；自同步；同步稳定性；机电耦合；频率俘获一Ⅳ．万方数据东北大学硕士学位论文AbstractResearchonSelf-SynchronizationTheoryofaSingleMassNonlinearVibratingSyMotorsDrivesAbstractThesynchronousvibrationmachineryiswidel

8、yusedinminin