本文關(guān)鍵詞：基于流固耦合方法的氣浮軸承剛度優(yōu)化設(shè)計與實驗

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【摘要】：由于氣體靜壓軸承具有環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、工作精度高等優(yōu)點，所以廣泛的應(yīng)用于各種超精密加工場合。靜態(tài)特性是軸承設(shè)計過程中一項重要的指標(biāo)，實際狀況下在軸承部件工作時，氣膜的壓力場會導(dǎo)致軸承結(jié)構(gòu)件的變形，，從而會改變軸承的靜態(tài)特性曲線并且會影響到工件的加工精度。因此，研究流固耦合狀態(tài)下氣體靜壓軸承的靜態(tài)特性變化規(guī)律和動態(tài)影響對有效地提升超精密加工性能具有非常重要的意義。 本文以環(huán)形圓盤氣體靜壓止推軸承為主要研究對象，首先根據(jù)已有的研究成果給出了軸承靜態(tài)特性的理論計算公式并在此基礎(chǔ)上運用FLUENT軟件仿真得到不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下軸承承載能力及靜剛度的變化規(guī)律曲線； 其次通過在Workbench14.0平臺下聯(lián)合FLUENT和ANSYS Mechanical這一分離式流固耦合方法進(jìn)行單向及雙向流固耦合仿真，得到氣膜的流體場分布及止推板的徑向、周向變形量；通過比較單雙向流固耦合這兩種方法的精度，選擇雙向流固耦合方法為課題研究主要方法并在此基礎(chǔ)上重新計算得到考慮結(jié)構(gòu)件變形情況下的軸承靜態(tài)特性變化規(guī)律曲線； 最后對主軸轉(zhuǎn)動時軸承的流固耦合模型進(jìn)行分析，得到主軸部件由于軸承內(nèi)氣壓分布不均勻以及節(jié)流孔的加工制造誤差而對工件加工精度產(chǎn)生的動態(tài)影響，并從減小這種動態(tài)影響的角度出發(fā)對節(jié)流孔的數(shù)目選取作了優(yōu)化；通過加載彈簧單元來等效軸承的靜剛度對整個軸承部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析并從避免共振的角度考慮對止推板厚度選取提供了方法；通過實驗研究對軸承的靜剛度及止推板變形量進(jìn)行了測量。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH133.36

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