微型旋轉(zhuǎn)機(jī)械作為動(dòng)力源正日益發(fā)展。微型旋轉(zhuǎn)機(jī)械因其高功率密度和高效率的特點(diǎn)極其需要一個(gè)穩(wěn)定的軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。傳統(tǒng)的球軸承很難承受住極端高溫環(huán)境。磁軸承容易受到電磁干擾。靜壓氣體軸承需要額外的供氣系統(tǒng)。微型箔片氣體軸承,是一種具有彈性支承結(jié)構(gòu)的微型動(dòng)壓軸承。因其具有低摩擦力,高工作轉(zhuǎn)速,良好的穩(wěn)定性,低的軸對(duì)中性,以及無(wú)需額外的供氣源等優(yōu)點(diǎn),微型箔片氣體軸承在微型旋轉(zhuǎn)機(jī)械中有著廣泛的應(yīng)用前景,如微型渦輪機(jī)械和便攜式電源。國(guó)內(nèi)外研究工作主要集中在微型剛性氣體軸承。針對(duì)微型氣體箔片軸承的研究非常有限,且大都處于數(shù)值研究和初步實(shí)驗(yàn)階段。尤其是國(guó)內(nèi),到目前為止幾乎沒(méi)有關(guān)于微型箔片氣體軸承的研究報(bào)導(dǎo)。本文提出了一種微型多葉氣體箔片軸承,該軸承的彈性基底具有分段剛度,能夠有效減小啟動(dòng)摩擦而不至于大幅度減弱承載力。同時(shí),彈性基底和頂箔之間的大接觸摩擦面積能夠提供足夠的阻尼以增強(qiáng)軸承的穩(wěn)定性�；谔岢龅妮S承結(jié)構(gòu),本文通過(guò)紫外光刻加工制作了微型多葉氣體箔片軸承。應(yīng)用卡式定理,本文建立了箔片變形方程。將箔片變形方程的計(jì)算結(jié)果和ANSYS Workbench仿真結(jié)果進(jìn)行了比較,其一致性良好。通過(guò)耦合可壓縮氣體雷... 

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 微型旋轉(zhuǎn)機(jī)械PowerMEMS綜述
    1.3 微型氣體軸承綜述
        1.3.1 微型剛性氣體軸承簡(jiǎn)介
        1.3.2 微型半柔性氣體軸承簡(jiǎn)介
        1.3.3 微型箔片氣體軸承簡(jiǎn)介
    1.4 微型氣體軸承的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 微型氣體軸承的國(guó)外研究
        1.4.2 微型氣體軸承的國(guó)內(nèi)研究
        1.4.3 微型氣體軸承研究的共性問(wèn)題
    1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 微型多葉氣體箔片軸承的設(shè)計(jì)與加工
    2.1 微型多葉氣體箔片軸承的設(shè)計(jì)
    2.2 微型多葉氣體箔片軸承的加工
        2.2.1 UV-LIGA和X-LIGA的比較
        2.2.2 掩膜版的加工
        2.2.3 UV-LIGA加工
        2.2.4 直流微電鑄及光刻膠剝離
    2.3 本章小結(jié)
第3章 微型多葉氣體箔片軸承力學(xué)建模和潤(rùn)滑理論
    3.1 箔片變形的力學(xué)建模
        3.1.1 彈性基底的結(jié)構(gòu)參數(shù)
        3.1.2 彎曲懸臂梁變形柔度矩陣
        3.1.3 彎曲懸臂梁箔片水平梁上任意點(diǎn)位移
        3.1.4 相鄰彎曲懸臂梁箔片之間的頂箔變形
        3.1.5 相鄰彎曲懸臂梁箔片變形的驗(yàn)證
    3.2 微型多葉氣體箔片軸承的潤(rùn)滑理論模型
        3.2.1 氣膜潤(rùn)滑徑向軸承雷諾方程
        3.2.2 雷諾方程的無(wú)量綱化
        3.2.3 氣膜厚度方程
        3.2.4 壓力邊界條件處理
    3.3 本章小結(jié)
第4章 微型多葉氣體箔片軸承靜動(dòng)態(tài)特性研究
    4.1 靜態(tài)雷諾方程數(shù)值求解
        4.1.1 雷諾方程的有限差分離散降階
        4.1.2 基于Newton-Raphson和低松弛迭代法求解Reynolds方程
        4.1.3 微型多葉箔片氣體軸承的承載力
        4.1.4 靜態(tài)程序計(jì)算流程
    4.2 微型多葉氣體箔片軸承靜態(tài)特性研究
        4.2.1 軸承工作參數(shù)對(duì)靜態(tài)性能的影響
        4.2.2 箔片結(jié)構(gòu)對(duì)靜態(tài)性能的影響
        4.2.3 預(yù)留間隙對(duì)靜態(tài)性能的影響
    4.3 動(dòng)態(tài)特性數(shù)值求解
        4.3.1 動(dòng)態(tài)雷諾方程的擾動(dòng)法處理
        4.3.2 擾動(dòng)氣膜厚度與箔片變形
        4.3.3 擾動(dòng)邊界條件
        4.3.4 軸承動(dòng)態(tài)系數(shù)的推導(dǎo)
        4.3.5 動(dòng)態(tài)系數(shù)數(shù)值求解流程
    4.4 微型多葉氣體箔片軸承動(dòng)態(tài)特性研究
        4.4.1 軸承轉(zhuǎn)速對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響
        4.4.2 軸承載荷對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 PowerMEMS仿真及實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建
    5.1 PowerMEMS軸承轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)仿真
        5.1.1 PowerMEMS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.1.2 微型多葉氣體箔片軸承-轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)仿真
    5.2 PowerMEMS實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加工
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)加工
    5.3 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄 A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
附錄 B 攻讀學(xué)位期間所參加的科研項(xiàng)目


【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3697173