本文關(guān)鍵詞：氣體擠壓膜懸浮軸承的優(yōu)化設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣體擠壓膜潤滑是在電致或磁致伸縮材料制成的換能器驅(qū)動或其他方式驅(qū)動下使兩表面在法線方向作高頻振動，從而使兩表面間隙內(nèi)的氣體不斷交替產(chǎn)生負(fù)壓和正壓的潤滑方式。正壓與負(fù)壓的不對稱性使擠壓膜具有承載能力。相對于氣體靜壓潤滑和氣體動壓潤滑，氣體擠壓膜潤滑具有結(jié)構(gòu)簡單，不需要外部氣源等優(yōu)點。在精密工程和微細(xì)加工領(lǐng)域，氣體擠壓膜潤滑有著廣闊的應(yīng)用前景，因此，氣體擠壓膜軸承的研究具有重要意義。 本文以氣體擠壓膜動力學(xué)理論為基礎(chǔ)，建立氣體潤滑的理論模型。通過氣體潤滑方程推導(dǎo)出氣體擠壓膜潤滑的控制方程，采用有限差分方法對可壓縮氣體的非線性控制方程進行數(shù)值求解，分析了激勵振幅、激振頻率等參數(shù)對擠壓膜的影響。由于擠壓膜內(nèi)部和外部氣流交換會導(dǎo)致邊界壓力發(fā)生變化，，在大擠壓數(shù)條件下，采用傳統(tǒng)邊界條件即邊界處氣壓等于外界大氣壓求解模型存在較大的誤差，因此通過分析給出了一種合適的擠壓膜求解遠(yuǎn)端邊界條件�；谌嵝糟q鏈原理設(shè)計了一種徑向擠壓膜軸承，為提高其承載能力，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法對新提出的擠壓膜徑向軸承進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。在理論分析的基礎(chǔ)上，對氣體擠壓膜懸浮圓盤及所設(shè)計的超聲擠壓膜軸承進行了試驗測試，測試了激勵電壓、頻率等參數(shù)對懸浮高度和懸浮能力的影響。 理論研究與試驗證明振幅對擠壓膜承載能力的影響比激振頻率顯著，振幅越大，懸浮性能越好；隨著激振頻率的增大，承載能力變大，當(dāng)激振頻率大于某一值時，承載能力趨于穩(wěn)定；低擠壓數(shù)時，采用傳統(tǒng)邊界條件求解擠壓膜控制方程更為簡單方便；而在大擠壓數(shù)時，遠(yuǎn)端邊界條件計算結(jié)果更為精確；優(yōu)化后的氣體擠壓膜徑向軸承可以獲得更大氣膜厚度；理論結(jié)果與實驗結(jié)果較為吻合。
【關(guān)鍵詞】：氣體擠壓膜 徑向軸承 承載能力 邊界條件 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH133.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 圖清單8-10
• 表清單10-11
• 注釋表11-12
• 縮略詞12-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 氣體潤滑特性13-15
• 1.1.1 潤滑概述13
• 1.1.2 氣體潤滑13-15
• 1.2 氣體擠壓膜研究背景15-19
• 1.2.1 擠壓膜研究概況15-16
• 1.2.2 氣體擠壓膜軸承研究發(fā)展?fàn)顩r16-19
• 1.3 本文研究內(nèi)容安排19-21
• 第二章 氣體擠壓膜理論分析21-34
• 2.1 擠壓膜控制方程的建立21-25
• 2.1.1 Navier-Stockes 方程推導(dǎo)21-22
• 2.1.2 連續(xù)性方程22-23
• 2.1.3 氣體 Reynolds 方程推導(dǎo)23-25
• 2.2 氣體擠壓膜理論分析25-33
• 2.2.1 控制方程的數(shù)值求解25-28
• 2.2.2 計算結(jié)果分析28-33
• 2.3 本章小結(jié)33-34
• 第三章 氣體擠壓膜邊界影響分析34-42
• 3.1 氣體邊界條件分析34-35
• 3.2 間隙氣體速度分布35-37
• 3.3 基于 FLOTRAN 的氣體擠壓膜邊界速度和壓力分布分析37-41
• 3.3.1 ANSYS FLOTRAN CFD 介紹37-38
• 3.3.2 速度與壓力分布分析38-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 徑向氣體擠壓膜軸承設(shè)計及優(yōu)化42-56
• 4.1 柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計42-43
• 4.2 氣體擠壓膜軸承的動力學(xué)分析43-47
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析原理43-44
• 4.2.2 基于 ANSYS 的模態(tài)分析44-45
• 4.2.3 氣體擠壓膜軸承模態(tài)分析45-47
• 4.2.3.1 氣體擠壓膜軸承實體模型建立45-46
• 4.2.3.2 氣體擠壓膜軸承有限元模型創(chuàng)建46
• 4.2.3.3 振動模態(tài)分析46-47
• 4.3 擠壓膜軸承結(jié)構(gòu)強度分析47-49
• 4.4 徑向氣體擠壓膜軸承優(yōu)化設(shè)計49-55
• 4.4.1 優(yōu)化設(shè)計基本概念49-52
• 4.4.1.1 設(shè)計變量的確定50-51
• 4.4.1.2 目標(biāo)函數(shù)的確定51
• 4.4.1.3 約束條件的確定51
• 4.4.1.4 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型建立51-52
• 4.4.2 ANSYS 優(yōu)化工具52-53
• 4.4.3 優(yōu)化結(jié)果分析53-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第五章 氣體擠壓膜實驗分析56-70
• 5.1 實驗激勵裝置56-61
• 5.1.1 壓電陶瓷制備56-58
• 5.1.2 超聲變幅桿設(shè)計58-59
• 5.1.3 信號發(fā)生器選擇59-60
• 5.1.4 功率放大器選擇60-61
• 5.2 信號采集與處理61-63
• 5.3 柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)徑向氣體擠壓膜軸承設(shè)計及加工63-64
• 5.4 氣體擠壓膜懸浮試驗及分析64-69
• 5.4.1 超聲變幅桿實驗及分析64-67
• 5.4.2 氣體擠壓膜軸承懸浮試驗臺搭建與實驗分析67-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 總結(jié)70-71
• 6.2 不足及展望71-72
• 參考文獻72-76
• 致謝76-77
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 吳鷹飛,周兆英;柔性鉸鏈的設(shè)計計算[J];工程力學(xué);2002年06期

2 張小峰,張紅武;Crank-Nicolson格式精度的改進[J];水科學(xué)進展;2001年01期

3 景敏卿;劉恒;沈園;虞烈;;新型擠壓膜氣體軸承的研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;2008年07期

  本文關(guān)鍵詞：氣體擠壓膜懸浮軸承的優(yōu)化設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：335396