空氣靜壓軸承以高精度、無摩擦等獨特優(yōu)點在超精密加工及超精密檢測領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。為掌握空氣靜壓軸承的設(shè)計、制造等關(guān)鍵技術(shù)，中國工程物理研究院機械制造工藝研究所專門立項所長基金課題《精密車床空氣靜壓主軸系統(tǒng)的設(shè)計研究》，對空氣靜壓軸承進行深入研究，為研制空氣靜壓主軸探索技術(shù)途徑。本文在該基金項目的資助下，專題探索了空氣靜壓軸承的數(shù)值分析方法和實驗手段，深入研究了軸承參數(shù)對軸承靜、動特性的影響，以提高能滿足不同需要的空氣靜壓軸承的設(shè)計水平。 本文以氣體潤滑理論為基礎(chǔ)，提出了以MATLAB偏微分方程工具箱為求解器來求解Reynolds方程的計算方法。該方法以有限元為基礎(chǔ)，對標準型偏微分方程提供了一個非常簡便、快捷的求解途徑。本文采用該方法對靜壓氣體徑向軸承的靜、動特性進行了深入研究。在理論分析的基礎(chǔ)上設(shè)計、研制了一套小孔節(jié)流靜壓氣體軸承實驗件，對靜壓氣體軸承的靜、動特性進行了實驗研究。 本文的主要研究內(nèi)容和特色如下： (1)從一般形式的Reynolds方程出發(fā)，結(jié)合靜壓氣體徑向軸承實際工作狀況，建立可壓縮靜壓氣體徑向軸承的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型。 (2)推導(dǎo)適合數(shù)值計算和數(shù)據(jù)推廣的無量綱形式Reynolds方程，提出了基于MATLAB PDE工具箱來求解Reynolds方程的計算方法。 (3)對MATLAB PDE工具箱進行了二次開發(fā)，劃分網(wǎng)格時所有單元均采用了直角三角形，對于母線邊上的壓力提出了對剖迭代的編程思想。計算了不同軸承參數(shù)下的靜特性，分析了軸承各項參數(shù)對靜壓氣體徑向軸承靜態(tài)性能的影響。 (4)研究了靜壓氣體徑向軸承動態(tài)剛度系數(shù)和動態(tài)阻尼系數(shù)普遍適應(yīng)的計算方法，通過引入復(fù)擾動，結(jié)合靜平衡時的Reynolds方程，推導(dǎo)出動態(tài)Reynolds方程，并給出靜壓氣體徑向軸承動態(tài)剛度和動態(tài)阻尼系數(shù)的計算方法。通過數(shù)值計算，重點考察了軸頸擾動頻率對軸承動態(tài)特性的影響。 (5)設(shè)計了一套靜壓氣體徑向軸承，對軸承在各種不同條件下的靜、動態(tài)性能進行了測試和研究，對數(shù)值計算結(jié)果進行了驗證。 理論分析、數(shù)值仿真和實驗結(jié)果相比較表明，所建立的數(shù)學(xué)模型和采用的數(shù)值計算方法正確。數(shù)值分析和實驗結(jié)果為基金課題提供了技術(shù)支持，為氣體軸承研究和設(shè)計人員提供了有價值的參考。
【學(xué)位單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2006
【中圖分類】：TH133.3
【部分圖文】：

圖5.8激振器實際輸出信號膜力在靜平衡位置附近Taylor展的增量可以表示成相對靜平衡示:[:{二「:〕=}k/“刀)「x)十幾。k�！筁y」L膜力在水平方向和豎直方向的四個線性阻尼系數(shù)的阻尼陣。如圖5.9所示。圖中，關(guān)表示掛生的動載荷。
【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 李國芹;呂勝賓;岳紅新;;基于Fluent的空氣靜壓徑向軸承靜態(tài)性能分析[J];機床與液壓;2012年09期

2 王建中;陳曦;張華;;自由活塞斯特林制冷機中靜壓氣體軸承的探討[J];流體機械;2011年11期

3 孫建輝;蔡如鵬;袁巧玲;單曉杭;周海清;;基于氣體潤滑的無摩擦旋轉(zhuǎn)供氣裝置[J];輕工機械;2013年04期

4 王磊;田啟華;張云才;杜義賢;;基于FLUENT的插齒機主軸液壓軸承靜態(tài)特性研究[J];三峽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉晶石;氣浮陀螺儀干擾力矩影響因素研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 任凱;高剛度氣浮墊動態(tài)性能研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2011年

2 舒鵬程;超高速空氣靜壓電主軸的動靜態(tài)性能分析與實驗研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

3 趙自強;超精密機床氣浮主軸靜特性的流固耦合分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

4 陳爭;真空預(yù)載荷靜壓氣體軸承的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

5 馬方杰;基于彈性薄板的氣浮墊動態(tài)性能研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

6 楊國文;基于單供氣孔靜壓氣體球軸承潤滑機理及承載性能研究[D];武漢科技大學(xué);2010年

7 胡林華;太陽能熱聲發(fā)電機中氣體軸承的靜動態(tài)性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

8 劉珊珊;真空預(yù)緊氣浮支承靜承載特性仿真建模與實驗分析[D];華中科技大學(xué);2012年

本文編號：2887413