精密空氣電主軸氣體軸承動(dòng)態(tài)特性參數(shù)分析.pdf

1、Pa摘要精密空氣電主軸氣體軸承動(dòng)態(tài)特性參數(shù)分析研究生：鄭書飛導(dǎo)師：蔣書運(yùn)教授摘要主軸是機(jī)床中的核心部件，如何合理的選擇和設(shè)計(jì)主軸的結(jié)構(gòu)，是機(jī)床和主軸制造商所面臨的重要問題之一。與傳統(tǒng)的滾動(dòng)軸承主軸和液體潤滑主軸相比，氣體主軸具有低發(fā)熱量、低摩擦、低磨損、低噪音、無污染、高精度等優(yōu)點(diǎn)，氣體軸承技術(shù)已被廣泛地用丁精密機(jī)床、半導(dǎo)體硅片加工設(shè)備、高速電機(jī)，以及高精度測量系統(tǒng)。氣體軸承的承載力和剛度是氣體軸承的基本特性參數(shù)，本文著重研究靜壓氣體軸

2、承的承載力和剛度等特性參數(shù)的數(shù)值計(jì)算方法。針對(duì)傳統(tǒng)的靜壓氣體軸承壓力分布的算法效率較低或收斂性較差等問題，提出了一類改進(jìn)的有限差分計(jì)算方法。詳細(xì)地推導(dǎo)了靜壓徑向氣體軸承和靜壓止推氣體軸承雷諾方程的有限差分算法求解過程，根據(jù)流量平衡原理，提出了一種新型變步K逐步逼近迭代算法，用丁修正迭代過程中的供氣口出口壓力，提高算法的效率和收斂性。基丁M餓TI_ABJl具，開發(fā)了通川的靜壓徑向氣體軸承和靜壓平面J：推氣體軸承設(shè)計(jì)分析軟件。分析了軸承的平

3、均間隙、：1y流孔直徑以及供氣壓力對(duì)軸承承載力平||剛度的影響。分析了氣體軸承動(dòng)壓效慮的形成機(jī)理，研究了氣體軸承的動(dòng)壓效應(yīng)對(duì)軸承的偏位角、耗氣量、承載力以及剛度等特性參數(shù)的影響。算例結(jié)果表明：所提出的改進(jìn)有限差分法計(jì)算效率高，穩(wěn)定性好，收斂快：對(duì)于小間隙氣膜，此方法仍然有效并快速收斂。最后討論了現(xiàn)有氣體主軸的軸承結(jié)構(gòu)布置形式的優(yōu)缺點(diǎn)，完成了硅片超精密磨削空氣電主軸的方案設(shè)計(jì)，并計(jì)算了所設(shè)計(jì)的硅片超精密磨削空氣電主軸的承載力和剛度。關(guān)鍵詞