本文關(guān)鍵詞：高精度氣體靜壓電主軸關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：多孔質(zhì)節(jié)流氣體靜壓電主軸以其高速、高精度、高承載以及清潔無污染等優(yōu)點,在超精密制造領(lǐng)域備受青睞。本文從氣體靜壓軸承的靜態(tài)特性、電主軸的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析、關(guān)鍵零件制造工藝以及電主軸性能測試等方面對氣體靜壓電主軸的關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究,主要內(nèi)容包括:采用基于有限體積法的Fluent軟件對多孔質(zhì)氣體靜壓徑向軸承和止推軸承的靜態(tài)特性進行了建模分析,研究了動壓效應(yīng)、節(jié)流方式、供氣壓力、軸承尺寸等因素對氣體靜壓軸承特性的影響。采用Fluent軟件建模對比分析了球形與圓柱形軸承的承載力及剛度;采用Solidworks軟件的Simulation模塊對比分析了“工”字型、前“T”字型和后“T”字型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對模態(tài)的影響;對比分析了電機位置和電機尺寸對模態(tài)分析的影響。對不同材料的轉(zhuǎn)子進行了靜態(tài)熱分析和熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,得出了轉(zhuǎn)子溫升與熱變形結(jié)果;分析了橢圓誤差、凹凸平面度誤差對軸承特性的影響,得出幾何誤差對軸承特性的影響。采用Taylor Hobson圓柱度儀對轉(zhuǎn)子的制造精度進行檢驗;搭建了主軸精度測試試驗臺,采用Turbo軟件檢測了主軸的軸心軌跡和回轉(zhuǎn)精度;采用Tesa微位移傳感器對主軸承載力及承載剛度進行了檢測;采用Data Physics 730動態(tài)信號分析儀進行數(shù)據(jù)采集,對轉(zhuǎn)子部件進行模態(tài)試驗。
【關(guān)鍵詞】：氣體靜壓 電主軸 特性 試驗研究
【學(xué)位授予單位】：中原工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH133
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 主要符號表9-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 氣體靜壓電主軸國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 氣體潤滑軸承理論發(fā)展概況11-12
• 1.2.2 氣體靜壓主軸發(fā)展概況12-17
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容17-19
• 1.3.1 研究目標17
• 1.3.2 研究內(nèi)容17-19
• 2 氣體靜壓軸承的靜態(tài)特性分析19-35
• 2.1 氣體靜壓理論19-20
• 2.2 多孔質(zhì)徑向氣體靜壓軸承的靜態(tài)特性分析20-30
• 2.2.1 建立物理模型20
• 2.2.2 模型簡化及網(wǎng)格劃分20-22
• 2.2.3 邊界條件的設(shè)置22
• 2.2.4 動壓效應(yīng)對徑向氣體靜壓軸承特性的影響22-25
• 2.2.5 節(jié)流方式對徑向氣體靜壓軸承靜態(tài)特性的影響25-28
• 2.2.6 軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)對徑向氣體靜壓軸承靜態(tài)特性的影響28-30
• 2.3 多孔質(zhì)止推氣體靜壓軸承的靜態(tài)特性分析30-34
• 2.3.1 物理模型的建立及簡化30-31
• 2.3.2 網(wǎng)格劃分31
• 2.3.3 邊界條件的設(shè)置31
• 2.3.4 動壓效應(yīng)對止推氣體靜壓軸承特性的影響31-32
• 2.3.5 供氣壓力及氣膜間隙對止推氣體靜壓軸承靜態(tài)特性的影響32-33
• 2.3.6 軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)對止推氣體靜壓軸承靜態(tài)特性的影響33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 3 氣體靜壓電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析35-45
• 3.1 軸承結(jié)構(gòu)對比分析35-36
• 3.2 氣體靜壓電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析36-44
• 3.2.1 軸承-轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)模態(tài)分析36-40
• 3.2.2 電機參數(shù)對電主軸特性影響分析40-43
• 3.2.3 轉(zhuǎn)子部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化43-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 4 關(guān)鍵零件的工藝研究45-57
• 4.1 常見材料介紹45-46
• 4.2 熱穩(wěn)定性分析46-48
• 4.2.1 模型的建立46
• 4.2.2 靜態(tài)熱分析46-47
• 4.2.3 熱-結(jié)構(gòu)耦合分析47-48
• 4.3 橢圓誤差對軸承特性的影響48-51
• 4.3.1 物理模型的建立48-49
• 4.3.2 仿真結(jié)果分析49-51
• 4.4 平面度誤差對軸承特性的影響51-53
• 4.4.1 物理模型的建立51
• 4.4.2 仿真結(jié)果分析51-53
• 4.5 關(guān)鍵零件的制造工藝53-56
• 4.5.1 轉(zhuǎn)子制造工藝53-54
• 4.5.2 軸套制造工藝54-56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 5 氣體靜壓電主軸測試試驗57-69
• 5.1 轉(zhuǎn)子精度檢測57-60
• 5.1.1 圓度檢測57-59
• 5.1.2 圓柱度檢測59
• 5.1.3 平面度及垂直度檢測59-60
• 5.2 搭建試驗臺60
• 5.3 氣體靜壓電主軸精度檢測60-63
• 5.3.1 軸心軌跡的測量60-62
• 5.3.2 主軸回轉(zhuǎn)精度的檢測62-63
• 5.4 氣體靜壓電主軸靜態(tài)承載及剛度檢測63-65
• 5.4.1 承載及剛度的檢測63-64
• 5.4.2 測試結(jié)果分析64-65
• 5.5 振動模態(tài)試驗65-67
• 5.5.1 轉(zhuǎn)子部件自由模態(tài)試驗66-67
• 5.5.2 轉(zhuǎn)子-軸承部件模態(tài)試驗67
• 5.6 本章小結(jié)67-69
• 6 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 結(jié)論69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻71-76
• 附錄：碩士研究生學(xué)習(xí)階段發(fā)表論文和取得的成果76-77
• 致謝77-78

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