多机驱动振动系统的广义对称性匹配与自同步理论研究

本项目以解决多机驱动振动系统的自同步及多机驱动振动系统的振动隔离问题为目标，以机械结构与系统动力学及多体系统动力学理论为基础，研究多机驱动振动系统的耦合动力学，揭示多机耦合动力学的机理。首先，依据双机驱动振动系统的耦合动力学特征，提出了双机驱动振动系统的运动选择原理与广义对称性的概念；以此为基础，提出了两种可实现在特定振动方向多激振器激振力叠加和一种在各振动方向上实现各激振器激振力相互抵消的多机耦合机构；提出以各激振器角速度绕其系统平均角速度的无量纲扰动参数和一组相位差参数为变量的多机驱动振动系统耦合动力学分析方法，进而给出具有不同耦合动力学特征的多机驱动振动系统的广义对称性匹配的条件，建立多机驱动振动系统的自同步理论，为实现多机驱动振动系统设计与多机驱动振动系统的隔振设计提供理论依据;并将其应用到工程实际中，解决大功率振动机械的驱动与隔振设计的问题，为相关企业创造更大的经济效益。

1948年，列宁格勒Mekhanobr学院Pliss和Abramovich发现了安装同一刚性机架上两个偏心转子的自同步现象。前苏联Blekhman博士提出了双偏心转子同步理论分析方法－直接运动分离法。我国学者闻邦椿教授发展了振动同步理论，创建了振动利用工程新学科。目前，由两个电动机驱动的自同步振动机广泛应用于工业生产部门中。由于振动电机功率较小，为了提高系统驱动功率，国内外学者及工程技术人员一直探索多机驱动振动系统的自同步理论。但由于振动系统中多个偏心转子的耦合关系没有研究清楚，多偏心转子的自同步理论一直没有建立起来，本课题正是针对此问题展开研究，完成如下研究内容。.(1)基于直接变量分离法，改进了小参数平均法，将多偏心转子同步问题转化为其无量纲耦合方程的零解存在及其稳定性问题。提出了多偏心转子中任意两个偏心转子的广义对称角、无量纲广义动态对称力矩(又称无量纲频率俘获力矩)、广义动态对称系数(又称同步能力系数)、无量纲剩余电磁转矩、正弦耦合效应系数和余弦耦合效应系数的概念。将同步运动稳定性问题转化为转子速度扰动参数和相差扰动参量广义系统的稳定问题，发展了振动系统中多偏心转子自同步理论。.(2) 利用此理论分析方法，研究了同向回转平面运动振动系统中两相异偏心转子的耦合动力学特性，提出了双机驱动振动系统的运动选择原理；研究了平面运动系统中三偏心转子的自同步问题(分直线对称布置和圆型对称布置)。 .(3) 研究了同一隔振架两个单质体与四个单质体过共振双激振器振动机自同步以探索其振动隔离效果。提出了三质体双激振器振动系统新结构,分析了动力学参数对激励振动幅值、同步性能及隔振性能的影响。研究了同一隔振架上四台三质体振动机八激振器的自同步问题。