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| 內容簡介： |
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本书系统地论述了转子的动力学模型、转子的临界转速和不平衡响应计算、轴承的动力学特性、转子-支承系统的动力学特性、转子的平衡技术、旋转机械的振动测试与故障诊断等内容，力求清晰地呈现转子动力学的基础理论与工程应用。各章节注重基础理论的应用与公式推导，并配以实例进行讲解，以帮助读者更好地理解和掌握转子动力学所涉及的基本理论和基础知识。 本书的读者对象为力学、机械、电力、冶金、石化、交通、航空与航天等部门从事旋转机械设计、制造、运行、振动分析与故障诊断等工作的工程技术人员，亦可供高等院校师生、科研院所相关科技人员从事转子动力学课题研究使用。
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| 關於作者： |
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张超，华北电力大学机械工程系机械电子教研室副主任，副教授，主要从事大型旋转机械设备状态监测与故障诊断方面的教学与科研工作。作为主要研究人员参与了“风火打捆下汽轮发电机组轴系振动机理及机电耦合故障诊断方法研究”“机-网耦合作用下风力发电机传动系统故障机理与诊断方法研究”“发电机三维气隙偏心与定转子绕组短路耦合故障的机电交叉特性分析及其诊断方法研究”“发电机内部复合故障时机组轴系振动机理与故障诊断研究”“电网冲击下超(超)临界汽轮发电机组轴系-叶片弯扭耦合振动特性的研究”等多项国家自然科学基金面上项目的研究，主研和参与了多项设备故障诊断的横向项目研究与开发，主要包括辽宁东方发电有限公司“汽轮发电机组振动远程故障诊断系统”，山东聊城鲁能热电有限公司“振动信号测试采集分析系统”，河北省电力勘探设计研究院“西柏坡电厂#5机励磁间振动故障诊断”，呼和浩特市博泵销售有限公司“旋转机械振动信号测试采集与分析系统”，大唐（通辽）霍林河新能源有限公司“风电机组振动监测与分析系统”，东北电网有限公司齐齐哈尔超高压局“齐齐哈尔超高压局500kV管母线振动、挠度在线监测装置科研项目”；主研的“风力发电机主轴刹车片摩擦性能试验系统”科研项目通过2013年省级鉴定，鉴定结果为国际先进，并获得2015年度河北省科技进步三等奖。公开发表学术论文20余篇，其中以一作身份发表SCI收录论文1篇，EI收录论文6篇。参编出版教材1部；多次指导大学生参加“挑战杯”、“大学生创新创业项目”等，获得省级二等奖1项；获得发明专利授权1项，实用新型专利授权4项，软件著作权4项。
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| 目錄：
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第1章 绪论 001
1.1 转子动力学的基本概念 001
1.1.1 旋转机械 001
1.1.2 转子 002
1.1.3 转子的振动 003
1.1.4 转子动力学 003
1.2 转子动力学的研究内容 004
1.2.1 转子的动力学建模与计算 004
1.2.2 转子的临界转速计算 004
1.2.3 转子的不平衡响应 005
1.2.4 轴承的动力学特性 006
1.2.5 转子的稳定性 006
1.2.6 转子的平衡技术 007
1.3 转子动力学的发展概况 007
1.4 转子动力学的研究现状与展望 009
1.4.1 转子的动力学设计 009
1.4.2 转子的动力学特性 009
1.4.3 转子的平衡技术 009
1.4.4 转子振动噪声和参数识别 010
1.4.5 转子的振动控制技术 010
1.4.6 转子动力学的发展方向 010
第2章 单圆盘转子的动力学建模与计算 011
2.1 单圆盘转子的模型与求解 011
2.1.1 刚性支承的单圆盘转子 011
2.1.2 刚性支承的单圆盘转子的运动微分方程 013
2.1.3 运动微分方程的解法 013
2.1.4 单圆盘转子的动力学求解 015
2.2 单圆盘转子的涡动与进动 016
2.2.1 转子的涡动 016
2.2.2 转子的进动 017
2.2.3 单圆盘转子的涡动特性 018
2.2.4 外部阻尼对转子涡动的影响 019
2.3 单圆盘转子的不平衡响应与临界转速 021
2.3.1 质量偏心转子的运动微分方程 021
2.3.2 单圆盘转子的不平衡响应 022
2.3.3 单圆盘转子的临界转速 023
2.3.4 外部阻尼对转子不平衡响应的影响 024
2.4 转子的陀螺效应 026
2.4.1 转动坐标系下转子的涡动 026
2.4.2 陀螺力矩 028
2.4.3 考虑陀螺力矩时转子的运动微分方程 035
2.4.4 陀螺力矩对转子临界转速的影响 039
2.5 单圆盘转子算例 042
2.5.1 单圆盘转子的进动角速度计算 042
2.5.2 单圆盘转子的振型计算 045
2.6 弹性支承对转子临界转速的影响 047
2.6.1 弹性支承的单圆盘转子模型 047
2.6.2 弹性支承对转子运动的影响 050
第3章 多圆盘转子的动力学建模与计算 052
3.1 多圆盘转子的模型 052
3.1.1 振动系统的柔度影响系数 053
3.1.2 达朗贝尔原理 056
3.1.3 多圆盘转子的运动微分方程 057
3.2 多圆盘转子的动力学求解 061
3.2.1 多自由度系统的特征值和模态振型 061
3.2.2 多圆盘转子特征值的性质 065
3.2.3 多圆盘转子的主振动 067
3.3 多圆盘转子的临界转速 071
3.3.1 共振与临界转速的关系 071
3.3.2 多圆盘转子临界转速的解法 072
3.3.3 多圆盘转子算例 074
3.4 多圆盘转子的不平衡响应 077
3.4.1 运动微分方程法求解多圆盘转子的不平衡响应 078
3.4.2 模态叠加法求解多圆盘转子的不平衡响应 079
第4章 转子的传递矩阵计算方法 086
4.1 转子的集总质量模型 086
4.1.1 转子质量的离散化 086
4.1.2 滑动轴承的动力学模型 090
4.1.3 转子支承的简化 092
4.2 传递矩阵 095
4.2.1 传递矩阵的建立方法 095
4.2.2 带弹性支承的刚性薄圆盘的传递矩阵 099
4.2.3 圆盘与轴段组合部件的传递矩阵 100
4.3 弹性支承转子的Prohl 传递矩阵法 101
4.3.1 临界转速的Prohl 传递矩阵解法 101
4.3.2 转子模态振型的Prohl 传递矩阵解法 105
4.4 传递矩阵法的拓展与改进 106
4.4.1 刚性支承转子的Prohl 传递矩阵法 106
4.4.2 利用剩余力矩求解转子的临界转速 109
4.4.3 Porhl 传递矩阵法的优缺点 110
4.4.4 Riccati 传递矩阵法 111
4.4.5 Riccati 传递矩阵法的改进 114
4.5 传递矩阵法的转子算例 119
第5章 转子的平衡技术 123
5.1 转子不平衡的基本概念 123
5.1.1 不平衡量及其分布 123
5.1.2 刚性转子和挠性转子 125
5.1.3 静不平衡、偶不平衡与动不平衡 127
5.1.4 转子不平衡的产生原因 128
5.2 刚性转子的平衡技术 128
5.2.1 刚性转子的平衡原理 128
5.2.2 刚性转子的通用平衡机 131
5.2.3 刚性转子的现场平衡 133
5.2.4 刚性转子的平衡品质 136
5.3 挠性转子的平衡技术 138
5.3.1 挠性转子的模态平衡法 138
5.3.2 挠性转子的影响系数平衡法 146
5.3.3 挠性转子的轴系现场平衡 148
5.4 其他平衡技术 150
5.4.1 小二乘影响系数法 150
5.4.2 模态响应圆法 152
5.4.3 谐分量法 154
5.4.4 挠性转子的平衡策略与准则 155
第6章 旋转机械的振动测试与故障诊断 157
6.1 概述 157
6.1.1 旋转机械的振动类型 157
6.1.2 旋转机械振动测试的作用 159
6.1.3 旋转机械振动测试的内容 159
6.2 旋转机械的振动测试 160
6.2.1 旋转机械振动测试系统的结构 160
6.2.2 传感器的选用 161
6.2.3 旋转机械的振动测量方式 170
6.2.4 旋转机械常用的振动测试技术 172
6.2.5 旋转机械振动评定标准 179
6.3 旋转机械的振动图谱分析与故障诊断方法 182
6.3.1 频谱图 182
6.3.2 三维频谱图 187
6.3.3 轴心位置图 188
6.3.4 轴心轨迹图 190
6.3.5 伯德图与极坐标图 195
6.3.6 振动趋势图 198
附录A 转子动力学算例的Matlab 程序 200
附录A.1 三自由度简支梁的模态计算 200
附录A.2 刚性支承单圆盘转子的临界转速与模态振型计算 202
附录A.3 弹性支承单圆盘转子的临界转速与模态振型计算 204
附录A.4 双圆盘转子的临界转速与模态振型计算 206
附录A.5 Prohl 传递矩阵法计算转子的临界转速与模态振型 209
附录B 转子动力学术语中英文对照 212
参考文献 216
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| 內容試閱：
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旋转机械是国民生产中应用为广泛的机械设备，对于制造企业和国民经济具有重大的现实意义。大到重型工业的航空发动机、汽轮机、燃气轮机、水轮机、发电机、电动机、离心泵等，小到各种生活电器，如电风扇、滚筒洗衣机、空调压缩机，甚至电动剃须刀，都是典型的旋转机械。转子及其部件是旋转机械工作的核心，其动力学特性对旋转机械的设计制造、应用维护和故障诊断等都有极为重要的影响。转子动力学研究旋转机械中转子及其部件和结构相关的动力学特性，包括动态响应、振动、稳定性、可靠性、状态监测、故障诊断与控制等，应用领域广泛，故转子动力学的理论性和工程性都很强。
近年来，在国家自然科学基金、大学“双一流”建设等项目的支持和资助下，笔者所在团队开展了很多旋转机械设计与维护领域的研究工作，本书内容是对研究工作所取得的成果的归纳和总结，主要涵盖了转子的动力学建模方法、转子的临界转速和不平衡响应计算、轴承的动力学特性、转子-支承系统的动力学特性分析与计算、转子的平衡技术、旋转机械的振动测试技术及故障诊断方法等，着重突出数学、力学、振动理论、模态分析、测试技术、机械故障诊断等学科的基本原理和应用方法。本书在阐述过程中始终强调转子动力学基础理论的数学意义和物理意义之间的联系，目的是使读者在理解转子动力学的复杂理论和现象时，不但能“知其然”，还能“知其所以然”，从而系统地建立起转子动力学与现代测试技术、结构模态分析、机械故障诊断等理论的有机联系，形成以转子动力学为核心的完整的理论体系结构和知识链条。
本书主要由华北电力大学张超、唐贵基编写，张超负责统稿工作。华北电力大学周福成、研究生卞艺瑾参与绘制了书中的部分图表，王进峰对全书进行了审阅，并提出了宝贵意见，在此对上述同志谨表谢意。
本书的出版获得了华北电力大学“双一流”建设项目的支持，在此对华北电力大学的相关领导、工作人员表达诚挚的谢意！
限于笔者的水平，加之转子动力学是一门高速发展的学科，许多原理和方法尚在研究之中，本书难免存在不妥之处，敬请读者给予批评指正。
编者
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