本文關(guān)鍵詞：半球型動(dòng)壓氣浮軸承潤(rùn)滑機(jī)理研究與性能優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：陀螺儀,是一種用來感測(cè)與維持方向的裝置,基于角動(dòng)量不變的理論設(shè)計(jì)出來的,因其具有不依賴于任何外界信息而能夠測(cè)量出載體相對(duì)于慣性空間姿態(tài)參數(shù)的能力而被廣泛應(yīng)用在航空、航天等領(lǐng)域。半球型動(dòng)壓氣浮軸承因其軸承表面為球面形狀,它既能承受徑向載荷又能提供軸向承載力,同時(shí),氣體潤(rùn)滑軸承具有工作轉(zhuǎn)速高,無潤(rùn)滑液,無污染,功耗小,運(yùn)行維護(hù)成本低,壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),因此此類軸承很適合作為航空陀螺儀等慣性元器件的支撐和潤(rùn)滑元件。目前,對(duì)于半球型動(dòng)壓氣浮軸承尚處于試驗(yàn)試制和初步的理論分析階段,還未形成一套完整的理論設(shè)計(jì)分析體系。前人對(duì)于氣體潤(rùn)滑技術(shù)的研究大多集中在傾向和推力氣體潤(rùn)滑軸承,對(duì)球面滑動(dòng)軸承的研究也主要是油液潤(rùn)滑或者是氣體靜壓潤(rùn)滑。而很少有關(guān)于半球型動(dòng)壓氣浮軸承的研究。本文提出了一種在內(nèi)轉(zhuǎn)子上部分刻槽,外軸承光滑的半球形動(dòng)壓氣浮軸承,該軸承能夠?qū)崿F(xiàn)“自供氣”,不需要借助龐大的外部氣源,并且它不受軸承不對(duì)中的影響,且能同時(shí)提供徑向和軸向的支撐。本文針對(duì)氣體潤(rùn)滑特性,建立了半球型動(dòng)壓氣浮軸承潤(rùn)滑理論潤(rùn)滑模型;并采用參數(shù)轉(zhuǎn)換將氣體潤(rùn)滑方程轉(zhuǎn)換到標(biāo)準(zhǔn)的笛卡爾坐標(biāo)系中,然后應(yīng)用斜坐標(biāo)變換使坐標(biāo)系和斜槽平行,同時(shí)應(yīng)用格林理論和八點(diǎn)法線性化潤(rùn)滑方程以解決氣膜厚度不連續(xù)的問題,從而建立求解壓力分布的有限差分法模型;然后基于MATLAB計(jì)算軟件進(jìn)行相應(yīng)的理論計(jì)算,通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)、工況變化的軸承性能的比較,對(duì)半球型動(dòng)壓氣浮軸承的靜、動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行參數(shù)化分析;同時(shí)運(yùn)用非線性軸心軌跡法對(duì)半球型動(dòng)壓氣浮軸承進(jìn)行了非線性穩(wěn)定性及不平衡響應(yīng)計(jì)算,確定軸承轉(zhuǎn)子的臨界質(zhì)量和臨界轉(zhuǎn)速,分析了軸承的名義間隙和槽深對(duì)軸承穩(wěn)定性和不平衡響應(yīng)的影響,為軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和壽命評(píng)估提供理論參考。本文最后對(duì)前面的計(jì)算方法進(jìn)行合理系統(tǒng)總結(jié),將其封裝成一個(gè)理論合理、計(jì)算準(zhǔn)確的自動(dòng)分析計(jì)算工具,為實(shí)現(xiàn)半球型動(dòng)壓氣浮軸承自動(dòng)化設(shè)計(jì)、自動(dòng)化性能評(píng)估準(zhǔn)備。
【關(guān)鍵詞】：陀螺儀 半球型動(dòng)壓氣浮軸承 有限差分法 靜、動(dòng)態(tài)特性 軸心軌跡法 參數(shù)優(yōu)化 仿真軟件
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH133.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 物理量名稱及符號(hào)表11-12
• 第1章 緒論12-27
• 1.1 選題背景及意義12-13
• 1.2 半球型動(dòng)壓氣浮軸承綜述13-20
• 1.2.1 氣體潤(rùn)滑軸承發(fā)展簡(jiǎn)介13-14
• 1.2.2 刻槽軸承和球面軸承結(jié)構(gòu)14-20
• 1.3 半球型動(dòng)壓氣浮軸承的研究現(xiàn)狀20-24
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀20-23
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀23-24
• 1.4 半球型動(dòng)壓氣浮軸承研究不足24-25
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容25-27
• 第2章 半球型動(dòng)壓氣浮軸承潤(rùn)滑理論研究27-34
• 2.1 流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論模型27-32
• 2.1.1 氣體潤(rùn)滑方程27-30
• 2.1.2 參數(shù)變換30-31
• 2.1.3 斜坐標(biāo)變換31-32
• 2.2 Reynolds方程降階32-33
• 2.3 有限差分模型建立33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章 半球型動(dòng)壓氣浮軸承靜態(tài)特性分析34-45
• 3.1 氣體潤(rùn)滑控制方程的數(shù)值求解34-36
• 3.1.1 有限差分離散化34-35
• 3.1.2 Newton-Raphson迭代法35
• 3.1.3 軸承靜態(tài)特性求解邊界條件35-36
• 3.1.4 半球型動(dòng)壓氣浮軸承靜態(tài)特性模型36
• 3.2 半球型動(dòng)壓氣浮軸承靜態(tài)特性分析36-39
• 3.2.1 氣壓分布36-37
• 3.2.2 氣體潤(rùn)滑模型驗(yàn)證37-39
• 3.3 半球型動(dòng)壓氣浮軸承靜態(tài)特性參數(shù)分析39-43
• 3.3.1 承載力對(duì)比（SSGB和SPB）39-40
• 3.3.2 轉(zhuǎn)速和偏心率對(duì)軸承承載力的影響40-41
• 3.3.3 半徑間隙對(duì)軸承承載力的影響41-42
• 3.3.4 槽深對(duì)軸承承載力的影響42
• 3.3.5 螺旋角對(duì)軸承承載力的影響42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第4章 半球型動(dòng)壓氣浮軸承動(dòng)態(tài)特性分析45-59
• 4.1 半球型動(dòng)壓氣浮軸承動(dòng)態(tài)特性求解模型45-48
• 4.1.1 氣體潤(rùn)滑方程的小擾動(dòng)法處理45-46
• 4.1.2 軸承動(dòng)態(tài)特性系數(shù)表達(dá)式46-47
• 4.1.3 軸承動(dòng)態(tài)特性求解邊界條件47-48
• 4.1.4 計(jì)算程序流程圖48
• 4.2 半球型動(dòng)壓氣浮軸承的動(dòng)態(tài)特性研究48-58
• 4.2.1 動(dòng)態(tài)特性和轉(zhuǎn)速的關(guān)系49
• 4.2.2 半徑間隙對(duì)軸承動(dòng)態(tài)特性影響49-50
• 4.2.3 槽深對(duì)軸承動(dòng)態(tài)特性影響50-55
• 4.2.4 螺旋角對(duì)軸承動(dòng)態(tài)特性影響55
• 4.2.5 激振頻率對(duì)軸承動(dòng)態(tài)特性影響55-58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 第5章 半球型動(dòng)壓氣浮軸承動(dòng)力學(xué)分析59-70
• 5.1 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)理論模型59-60
• 5.2 半球型動(dòng)壓氣浮軸承穩(wěn)定性特性研究60-64
• 5.2.1 轉(zhuǎn)子軸心軌跡對(duì)比（SSGB和SPB）60-61
• 5.2.2 半球型動(dòng)壓氣浮軸承軸心軌跡分析61-63
• 5.2.3 轉(zhuǎn)子臨界質(zhì)量63
• 5.2.4 轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速63-64
• 5.3 半球型動(dòng)壓氣浮軸承不平衡響應(yīng)特性研究64-69
• 5.3.1 不平衡量對(duì)轉(zhuǎn)子軸心軌跡的影響64-66
• 5.3.2 槽深對(duì)不平衡響應(yīng)的影響66-67
• 5.3.3 FFT分析67-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第6章 優(yōu)化方向和自動(dòng)化分析軟件開發(fā)70-75
• 6.1 參數(shù)優(yōu)化方向70
• 6.2 軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)試制70-71
• 6.3 自動(dòng)化仿真軟件開發(fā)71-75
• 6.3.1 軟件開發(fā)的背景及目的71-72
• 6.3.2 開發(fā)環(huán)境及設(shè)計(jì)目標(biāo)72
• 6.3.3 GUI操作顯示界面介紹72-74
• 6.3.4 軟件主要程序代碼74-75
• 總結(jié)75-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 致謝82-83
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果目錄83-84
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間所參加的科研項(xiàng)目84-85
• 附錄C 軸承氣體潤(rùn)滑控制方程線性化過程85-90
• 附錄D 仿真軟件主要程序代碼90-102

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