Нелинейные нормальные формы колебаний силовых передач двигателей внутреннего сгорания

Abstract

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.09 – динамика и прочность машин. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. Диссертация посвящена разработке методов расчёта нелинейных нормальных форм механических систем, моделирующих крутильные колебаний силовых передач двигателей внутреннего сгорания. В работе предложен ряд численных и численно-аналитических методов, позволяющих находить нелинейные нормальные формы кусочно-линейных систем, моделирующих отдельные звенья силовых передач. Предложена модификация метода нелинейных нормальных форм Шоу-Пьера, которая позволяет значительно увеличить быстродействие и точность этого метода. Благодаря разработанной методике анализа кусочно-линейных систем появилась возможность расчёта нелинейных нормальных форм Шоу-Пьера в системах с большим числом степеней свободы и кусочно-линейными упругими характеристиками. Это позволило решить задачу расчёта нелинейных колебаний реальных моделей силовых передач, в частности, силовой передачи двигателя 3ТД-4. Метод форм Шоу-Пьера продемонстрировал высокую точность и эффективность, что подтверждается сравнением с результатами численного интегрирования дифференциальных уравнений крутильных колебаний силовых передач. Разработанная методика поиска форм Шоу-Пьера в сочетании с модифицированным методом Раушера позволила находить нелинейные нормальные формы Шоу-Пьера вынужденных колебаний кусочно-линейных систем. Численный анализ установившихся колебаний силовых передач под действием периодического внешнего крутящего момента позволяет утверждать, что в резонансных областях движения происходят по нелинейным нормальным формам. При этом диссипация практически не влияет на вид нелинейных нормальных форм. Расчёт нелинейных нормальных форм Шоу-Пьера свободных колебаний силовой передачи дизельного двигателя 3ТД-4 позволил сделать выводы о параметрах динамической прочности передачи.The thesis in qualification for a scientific degree of Candidate of Technical Science in specialty 05.02.09 – dynamicsand strength of machines, National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. The thesis is devoted to development of approaches and methods for analysis of nonlinear normal modes of torsion vibrationsin power transmissions. In the work a variety of both numerical and semi numerical methods of calculating nonlinear normal modes in piecewise linear systems is introduced. Numerical methods for calculating the Kauderer-Rosenberg normal modes in piecewise linear systems can be used for analysis of small number-of-degrees systems with strong piecewise linear nonlinearity, both free and under harmonic excitation. Semi numerical methods for obtaining Shaw-Pierre nonlinear normal modes in piecewise linear systems are introduced. The basis Shaw-Pierre NNM technique is modified for better precision and speed. Developed modifications allowed analyzing a 15-degrees-of-freedom model of torsion vibrations in power transmission of a diesel. High efficiency and precision of the modified Shaw-Pierre NNMs technique allows its using for parametrical and structural synthesis of power transmissions.