本文關(guān)鍵詞：大型精密軸系優(yōu)化研究

  更多相關(guān)文章： 大口徑望遠(yuǎn)鏡 大型精密軸系 有限元分析 位移場測量

【摘要】：伽利略發(fā)明望遠(yuǎn)鏡之后四百年來,望遠(yuǎn)鏡一直向著更大口徑不斷發(fā)展。望遠(yuǎn)鏡口徑的增大,質(zhì)量的增加和對準(zhǔn)精度要求的提高都給軸系結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。本文在對目前普遍使用的平面止推軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,通過實驗驗證和有限元分析相結(jié)合的方法對大型精密軸系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。為解決數(shù)米級口徑望遠(yuǎn)鏡工程研制難題奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。具體來說,論文中所采用的技術(shù)路線及所取得的成果如下:1.通過經(jīng)典赫茲理論與有限元分析相結(jié)合的方法建立了具有求解速度快、結(jié)果精確高等優(yōu)點的平面止推軸承二維有限元分析模型。結(jié)果表明,該模型與赫茲理論計算結(jié)果相比最大誤差不超過1.87%。2.搭建并調(diào)試完成了一套以光學(xué)非接觸式位移場測試系統(tǒng)為基礎(chǔ)的平面止推軸承彈性趨近量測試實驗平臺。該平臺可以測試平面止推軸承在不同載荷下的上下滾道趨近量,即鋼球與平面滾道接觸問題剛度曲線。結(jié)果表明,該測試系統(tǒng)測試精度在±8.3%以內(nèi),可以滿足設(shè)計階段力學(xué)測試的需求。3.在對有限元分析結(jié)果造成影響的各個參數(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,利用實驗結(jié)果對“彈性模量”和“泊松比”兩個參數(shù)進(jìn)行了修正,得到了一組符合實際情況的有限元分析參數(shù)。結(jié)果表明,上述有限元模型分析結(jié)果與實驗測試結(jié)果相比單點最大誤差為13.8%。4.根據(jù)上述符合實際工況的有限元模型,本文建立了平面止推軸承、角接觸推力球軸承和圓柱滾子軸承的有限元分析模型并繪制了上述三類軸系結(jié)構(gòu)的靜承載能力曲線。結(jié)果表明,在滾子直徑、滾子數(shù)等參數(shù)相同的條件下,角接觸推力球軸承軸向極限承載能力是平面止推軸承的6.8倍,圓柱滾子軸承軸向極限承載能力是平面止推軸承的8.7倍。5.對可整體運(yùn)輸?shù)拇罂趶酵h(yuǎn)鏡工作條件進(jìn)行了研究,得到了軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。6.利用已經(jīng)建立的有限元分析模型,本文對影響平面止推軸承、角接觸推力球軸承和圓柱滾子軸承的各個設(shè)計參數(shù)分別進(jìn)行了分析研究,得到了滿足課題要求的三類軸系結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)。結(jié)果表明,平面止推軸承能夠滿足本課題設(shè)計要求,建議選用平面止推軸承。對于將來更大口徑望遠(yuǎn)鏡精密軸系結(jié)構(gòu)或更大沖擊載荷的工作條件,在平面止推軸承承載能力不能滿足設(shè)計要求時建議使用角接觸推力球軸承或圓柱滾子軸承。
【關(guān)鍵詞】：大口徑望遠(yuǎn)鏡 大型精密軸系 有限元分析 位移場測量
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH743
【目錄】：

• 致謝3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第1章 引言14-23
• 1.1 研究背景和意義14
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀14-21
• 1.2.1 望遠(yuǎn)鏡發(fā)展歷史14-15
• 1.2.2 大口徑望遠(yuǎn)鏡軸系結(jié)構(gòu)類型[4][5][6]15-19
• 1.2.3 大口徑望遠(yuǎn)鏡方位軸系靜力學(xué)研究19-20
• 1.2.4 大口徑望遠(yuǎn)鏡可移動性設(shè)計20-21
• 1.3 研究內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)安排21-23
• 第2章 接觸問題與數(shù)值仿真23-30
• 2.1 本章概述23
• 2.2 赫茲理論分析23-25
• 2.3 二維有限元分析模型的建立25-28
• 2.3.1 單元網(wǎng)格劃分26
• 2.3.2 接觸分析概述及接觸設(shè)置26-28
• 2.3.3 邊界條件設(shè)置28
• 2.3.4 模型求解28
• 2.4 理論計算與仿真分析結(jié)果對比28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 彈性趨近量測試實驗30-43
• 3.1 實驗概述30
• 3.2 實驗系統(tǒng)組成及測試原理30-35
• 3.2.1 Q-400 系統(tǒng)31-32
• 3.2.2 加載系統(tǒng)32-35
• 3.3 實驗測試及結(jié)果35-42
• 3.3.1 Q-400 系統(tǒng)驗證性測試35-36
• 3.3.2 平面止推軸承模型實驗測試36-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 有限元模型的建立43-54
• 4.1 本章概述43
• 4.2 有限元分析誤差來源43
• 4.3 有限元參數(shù)討論43-47
• 4.3.1 彈性模量43-44
• 4.3.2 泊松比44-45
• 4.3.3 摩擦系數(shù)45-46
• 4.3.4 有限元分析參數(shù)的確定46-47
• 4.4 三維有限元模型的建立47-49
• 4.5 三類軸系結(jié)構(gòu)有限元分析模型的建立49-53
• 4.5.1 平面止推軸承49-50
• 4.5.2 角接觸推力球軸承50-52
• 4.5.3 圓柱滾子軸承52-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 第5章 靜承載能力分析54-63
• 5.1 本章概述54
• 5.2 接觸問題求解54-56
• 5.3 靜承載能力曲線的繪制56-62
• 5.3.1 平面止推軸承靜承載能力曲線56-58
• 5.3.2 角接觸推力球軸承靜承載能力曲線58-60
• 5.3.3 圓柱滾子軸承靜承載能力曲線60-61
• 5.3.4 三類軸系結(jié)構(gòu)靜承載能力對比61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 第6章 軸系設(shè)計參數(shù)優(yōu)化研究63-75
• 6.1 本章概述63
• 6.2 高精度可運(yùn)輸軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計要求63-66
• 6.2.1 可移動性考慮63-65
• 6.2.2 方位軸系設(shè)計極限載荷的確定65-66
• 6.3 平面止推軸承優(yōu)化研究66-67
• 6.3.1 鋼球直徑對承載能力的影響66
• 6.3.2 滿足條件的平面止推軸承設(shè)計參數(shù)66-67
• 6.4 角接觸推力球軸承優(yōu)化研究67-70
• 6.4.1 鋼球直徑對承載能力的影響67-68
• 6.4.2 溝曲率半徑系數(shù)對承載能力的影響68-69
• 6.4.3 接觸角對承載能力的影響69
• 6.4.4 滿足條件的角接觸推力球軸承設(shè)計參數(shù)69-70
• 6.5 圓柱滾子軸承優(yōu)化研究70-73
• 6.5.1 修型半徑對承載能力的影響70-71
• 6.5.2 滾子直徑對承載能力的影響71-72
• 6.5.3 有效接觸長度對承載能力的影響72-73
• 6.5.4 滿足條件的圓柱滾子軸承設(shè)計參數(shù)73
• 6.6 優(yōu)化設(shè)計結(jié)果分析73-74
• 6.7 本章小結(jié)74-75
• 第7章 全文工作總結(jié)與展望75-77
• 7.1 論文主要工作內(nèi)容及成果75-76
• 7.2 存在的問題76
• 7.3 后續(xù)研究76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果81

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張輝;侯佳智;閔章太;譚勝濤;;淺析止推軸承的摩擦學(xué)[J];裝備制造技術(shù);2009年05期

2 孫立佳;孫淑鳳;王立;尹紹武;;復(fù)合潤滑氣體止推軸承靜態(tài)特性數(shù)值模擬分析[J];低溫與超導(dǎo);2009年12期

3 田怡;;論減少止推軸承的磨損[J];科技與企業(yè);2011年03期

4 毛書越;陳秀明;;單面薄膜反饋止推軸承的設(shè)計與調(diào)整[J];中國慣性技術(shù)學(xué)報;1992年02期

5 張靜文,張君安,劉波;空氣靜壓止推軸承性能的數(shù)值分析[J];西安工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2002年01期

6 胡英貝;李副來;韓濤;郝大慶;;一種大型敞開式靜壓氣浮止推軸承[J];軸承;2010年05期

7 劉潤;王維民;齊鵬逸;劉博文;;基于流熱固耦合的止推軸承仿真與實驗研究[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);2013年01期

8 張鳳儀;史小文;劉育華;劉暾;;表面節(jié)流靜壓氣體止推軸承的有限元計算方法[J];光學(xué)機(jī)械;1988年06期

9 董剛,潘鳳章,沈兆光;高速止推軸承結(jié)構(gòu)的研究[J];機(jī)械設(shè)計;1999年08期

10 薛龍,郭德申;真空平衡型氣體靜壓止推軸承剛度分析[J];北京石油化工學(xué)院學(xué)報;2000年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 馬月;;止推軸承的接觸問題有限元分析[A];2006全國摩擦學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集（三）[C];2006年

2 馬月;;止推軸承的接觸問題有限元分析[A];數(shù)學(xué)·力學(xué)·物理學(xué)·高新技術(shù)研究進(jìn)展——2006（11）卷——中國數(shù)學(xué)力學(xué)物理學(xué)高新技術(shù)交叉研究會第11屆學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2006年

3 朱勤;謝友柏;虞烈;;渦輪膨脹機(jī)止推軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)分析[A];第五屆全國摩擦學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];1992年

4 楊夢辰;張瑞乾;孔凌嘉;李翔;毛謙德;;平面螺旋槽氣體止推軸承的研究[A];第六屆全國摩擦學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];1997年

5 鄒家祥;孫志輝;;支承輥油膜軸承的止推軸承燒損原因[A];第四屆中國軋機(jī)油膜軸承技術(shù)研討會論文集[C];1998年

6 王之珊;張錫圣;;空氣潤滑多孔材料節(jié)流器止推軸承穩(wěn)定性的理論計算和實驗研究[A];摩擦學(xué)第三屆全國學(xué)術(shù)交流會論文集流體潤滑部分（Ⅱ）[C];1982年

7 卞雙;李豪;楊金福;陳昌婷;;氣體靜壓止推軸承氣膜流場仿真[A];第11屆全國轉(zhuǎn)子動力學(xué)學(xué)術(shù)討論會（ROTDYN2014）論文集（上冊）[C];2014年

8 于賀春;馬文琦;王祖溫;;環(huán)面節(jié)流靜壓氣體圓盤止推軸承基于FLUENT的二維流場仿真分析[A];第五屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議暨2008年中國航空學(xué)會液壓與氣動學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

9 劉滔;呂躍勇;方保信;;新型高速高性能平底錠子的結(jié)構(gòu)原理及使用效果分析[A];“經(jīng)緯股份杯”2012’“強(qiáng)專件、促設(shè)備、為行業(yè)”技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新經(jīng)驗研討會論文集[C];2012年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 馬武學(xué);并行多微通道氣體靜壓止推軸承承載特性研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 肖建海;船用止推軸承熱流動力潤滑特性研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

2 吳趣鴻;高速動靜壓止推軸承的設(shè)計方法研究及仿真[D];重慶大學(xué);2014年

3 閆佳佳;彈性箔片動壓氣體止推軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

4 鄭星;渦旋式壓縮機(jī)止推軸承優(yōu)化設(shè)計[D];大連理工大學(xué);2014年

5 張孝元;局部多孔質(zhì)靜壓氣體止推軸承的靜態(tài)特性分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];燕山大學(xué);2012年

6 楊賀;空氣靜壓止推軸承跨縫靜承載特性的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

7 朱捚峰;動靜壓氣體止推軸承的承載特性研究[D];大連海事大學(xué);2013年

8 王盛業(yè);動靜壓氣體止推軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)正交試驗研究[D];大連海事大學(xué);2014年

9 吳定柱;多孔質(zhì)氣體靜壓止推軸承關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國工程物理研究院;2010年

10 尤濤;潛油電泵止推軸承試驗機(jī)智能測控與分析系統(tǒng)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2005年

，

本文編號：775454