近年來,我國制造業(yè)不斷蓬勃發(fā)展,加工制造水平日益提高,其中超精密加工制造扮演著重要角色,超精密加工機床作為精密制造的載體,一直作為超精密加工領域研究的熱點對象,為了得到更好的加工精度,靜壓氣浮支撐技術(shù)被廣泛的應用到超精密機床的生產(chǎn)制造當中。靜壓氣浮支撐在超精密加工應用技術(shù)當中有十分突出的優(yōu)勢,憑借靜壓氣體作為支撐介質(zhì),在摩擦、精度以及功耗等精密加工極為關(guān)注的方面都有著良好的表現(xiàn)。雖然同為靜壓氣體介質(zhì),但受氣體壓力、節(jié)流形式以及氣膜厚度等因素的影響,其支撐表現(xiàn)各有不同,主要應用在夾載工件或刀具的支撐平臺。本文將對一臺小孔節(jié)流式B軸氣體靜壓轉(zhuǎn)臺進行設計與研究,主要針對轉(zhuǎn)臺支撐系統(tǒng)的設計以及轉(zhuǎn)臺靜態(tài)和動態(tài)特性的研究展開相關(guān)工作。從轉(zhuǎn)臺整體設計出發(fā),建立轉(zhuǎn)臺設計的基本框架,從設計轉(zhuǎn)臺基本尺寸入手,通過閱讀文獻,掌握氣體靜壓支撐系統(tǒng)尺寸設計基本規(guī)律,根據(jù)車床設計總體要求,對轉(zhuǎn)臺的整體尺寸進行了初步設計,并且對止推和徑向兩個方向上的氣體靜壓軸承基本參數(shù)進行工程計算,得到計算數(shù)據(jù),以驗證轉(zhuǎn)臺的初步尺寸設計合理性�；贏NSYS軟件對支撐系統(tǒng)的靜態(tài)氣膜結(jié)構(gòu)進行仿真計算,將仿真結(jié)果與工程計算結(jié)果進行對比... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

軍用領域例圖

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文102.2.1轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計為了得到更高的剛度和精度，提高工作穩(wěn)定性和可靠性，能承受一定的傾覆力矩，本文中轉(zhuǎn)臺支撐系統(tǒng)的固定方式設計為兩端固定式。轉(zhuǎn)臺整體主要由氣浮軸、軸套、止推板、轉(zhuǎn)接套、電機、電機座、定子壓圈、轉(zhuǎn)子壓圈、光柵支架、圓光柵、外套和底座等組成。軸套、氣浮軸以及止推板材料采用38CrMoAl高級氮化鋼材料，彈性模量為2.06×1011pa，泊松比為0.3，密度為7850kg/m3，為了保證配合精度，氣浮軸和軸套回轉(zhuǎn)面在制造過程中采用了配套研磨技術(shù)。轉(zhuǎn)臺其余部分零件基本采用2A12高強度硬鋁合金材料，可以承載工況下的高負荷。外套與軸套、底座和電機座分別通過螺栓連接，電機座與定子壓圈通過螺栓連接，轉(zhuǎn)接套與電機和轉(zhuǎn)子壓圈分別通過螺栓連接，圓光柵與光柵支架、光柵支架與轉(zhuǎn)子壓圈、轉(zhuǎn)子壓圈與氣浮軸分別通過螺栓連接。節(jié)流器的材料為H62黃銅，其具有良好的力學性能。小孔節(jié)流器的實現(xiàn)采用鑲嵌式的結(jié)構(gòu)。用于使轉(zhuǎn)臺供氣系統(tǒng)密封性更強的O型圈采用氟橡膠材料�？傮w結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。圖2-2轉(zhuǎn)臺總體結(jié)構(gòu)圖2.2.2轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的供氣設計本文中轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的供氣設計為外部供氣式，壓力氣體通過三級過濾器和精密減壓閥后進入轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)，如圖2-3所示，過濾器和減壓閥能夠精確調(diào)整供氣壓力，

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文11并且去除氣源中可能的水分、油脂和雜質(zhì)等，然后通過氣動接頭從轉(zhuǎn)臺的外套進入軸套的供氣孔內(nèi)，流經(jīng)節(jié)流孔產(chǎn)生具有一定壓力的氣膜，然后排出到大氣當中。由于B軸轉(zhuǎn)臺為靜壓式轉(zhuǎn)臺，所以需要保證外部供氣壓力保持穩(wěn)定，又軸承內(nèi)縫隙狹窄，尺寸精密，所以要盡量避免內(nèi)部氣體的堵塞和污染。常用氣體壓縮機或氣瓶作為氣源，供氣壓力PS通常在20~100N/cm2之間，保證壓力穩(wěn)定和氣體清潔，必須有較精密的穩(wěn)壓器和過濾器。圖2-3過濾器和減壓閥2.3轉(zhuǎn)臺的支撐系統(tǒng)設計根據(jù)設計要求的綜合考慮，本文轉(zhuǎn)臺支撐系統(tǒng)節(jié)流形式采用小孔節(jié)流形式，小孔節(jié)流方式具有結(jié)構(gòu)簡單、易于加工等特點，并且能提供良好的承載力和剛度。將徑向和軸向兩個方向上用于提供支撐的節(jié)流器全部設計在軸套上，那么軸套上下斷面分別與工作臺和止推板軸向形成支撐氣膜，軸套內(nèi)徑與氣浮軸外徑形成徑向支撐氣膜，以上零部件與氣膜則構(gòu)成了轉(zhuǎn)臺的支撐系統(tǒng)。考慮到轉(zhuǎn)臺在承載力和剛度上的要求，在軸套軸向上下斷面各設計均布8個節(jié)流器，徑向上均布兩排各8個節(jié)流器，共32個節(jié)流器。為了即便于加工又能達到很好的節(jié)流效果節(jié)流器的直徑設計為0.2mm。偏心率e是支撐系統(tǒng)的重要參數(shù)，當轉(zhuǎn)臺受到外載荷力時，氣膜厚度將產(chǎn)生變化，其與節(jié)流器配合即達到上下氣膜壓力差，承載力就形成了，容易知道，在氣膜承受范圍內(nèi)，偏心率e越大支撐系統(tǒng)的承載力則越大，而支撐系統(tǒng)的剛度則是在e=0時最大，所以我們需要選擇合適的偏心率使得支撐系統(tǒng)的承載力和剛度都有很好的表現(xiàn)，結(jié)合實際設計要求，我們選擇偏心率e=0.5。供氣壓力PS常常是不能由設計者隨意改變的參數(shù)，其值不能過高或者過低。PS與承載能力F的函數(shù)關(guān)系是單調(diào)遞增的，所以供氣壓力PS的選擇是在不產(chǎn)生


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