超精密磨床气体静压主轴静动态特性研究
发布时间：2021-10-09 11:55
超精密加工技术是一项新兴的多学科交叉的技术,其发达程度影响着一系列军用和民用工业的发展水平,牵动着国家战略安全和国民经济增长。而超精密加工设备作为超精密产品的母机,是超精密加工技术的直接实现者,影响着超精密加工技术发挥作用的规模,研发超精密加工设备的重要性不言而喻。本文对超精密磨床的主轴—轴承系统进行了结构设计、性能分析和实验探究。设计了主轴、轴承、节流器以及总体的供气方案,从纳维斯托克斯方程入手,通过对雷诺方程的求解,得到了主轴轴承间隙中静压气体的压力分布情况,对轴承的刚度、承载力等静态特性进行了研究,并分析了在一些结构参数变动的情况下,轴承静态特性发生的变化。动态参数方面,本文对主轴的模态特性进行了仿真研究,计算了主轴的临界转速,对动刚度进行了研究,对振动影响下主轴的径向圆跳动进行了研究。在实验探究部分中,本文重点对主轴的角刚度、主轴的模态特性和径向跳动进行了研究,对实验方案进行了阐述,详细地描述了实验过程中出现的问题,讨论了实验数据中存在的误差和引起误差的原因。文章整体体现着结构设计和性能分析往复进行的特点,通过静态参数的计算影响关键部件的结构设计,进而决定动态参数的大小。在对仿...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 超精密主轴国外研究现状
1.2.2 超精密主轴国内研究现状
1.2.3 气体静压润滑技术的研究现状
1.2.4 国内外研究现状分析
1.3 课题主要研究内容
第2章 气体静压主轴—轴承系统的静态特性分析
2.1 引言
2.2 结构设计
2.2.1 主轴的结构设计
2.2.2 径向轴承的结构设计
2.2.3 止推轴承的结构设计
2.2.4 节流器的结构设计
2.2.5 套筒的结构设计
2.2.6 电机的选择
2.2.7 装配体与供气方案
2.3 雷诺方程的推导与求解
2.3.1 纳维斯托克斯方程的简化
2.3.2 雷诺方程的推导
2.3.3 雷诺方程的离散化
2.3.4 雷诺方程的求解
2.4 气膜压力分布与静态特性
2.5 本章小结
第3章 气体静压主轴—轴承系统的动态特性分析
3.1 引言
3.2 轴承动压效应下的刚度研究
3.2.1 雷诺方程的变化与求解
3.2.2 刚度分析与数据处理
3.3 主轴的模态特性研究
3.3.1 网格划分与有限元仿真
3.3.2 固有频率与临界转速
3.4 主轴的谐响应分析
3.4.1 网格划分与有限元仿真
3.4.2 仿真结果与数据处理
3.5 振动影响下的径向跳动研究
3.5.1 主轴动力学方程的建立与分析
3.5.2 振动影响下的仿真分析
3.6 本章小结
第4章 气体静压主轴静动态特性实验研究
4.1 引言
4.2 主轴的角刚度实验研究
4.2.1 角刚度实验方案
4.2.2 角刚度实验结果分析与讨论
4.3 径向圆跳动测试实验
4.3.1 准静态径向圆跳动测定实验方案
4.3.2 准静态径向圆跳动实验结果分析与讨论
4.3.3 动态径向圆跳动测定实验方案
4.3.4 动态径向圆跳动测量结果分析与讨论
4.4 模态测试实验
4.4.1 实验装置与实验方案
4.4.2 模态测试实验结果分析与讨论
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]弹性均压槽空气静压轴承静特性的影响因素分析[J]. 赵晓龙,张君安,董皓,刘波. 润滑与密封. 2019(02)
[2]基于非线性动态特性的轴承–转子系统振动分析[J]. 陈东菊,韩继弘,高雪,范晋伟. 工程科学与技术. 2019(01)
[3]考虑扰动频率的可倾瓦轴承扰动压力雷诺方程数值模拟[J]. 王凯,杨期江,李伟光,郑相立,陈晓滨. 润滑与密封. 2017(02)
[4]我国研制成功大尺寸非球面车磨复合加工机床[J]. 慧聪. 军民两用技术与产品. 2016(23)
[5]微小间隙空气静压主轴角刚度分析与实验[J]. 周亮,王宝瑞,阳红. 制造技术与机床. 2016(12)
[6]高速电主轴振动控制技术研究[J]. 曹剑君,杜群贵,吴智恒,梁澜之,雷群. 机电工程技术. 2016(08)
[7]高速精密电主轴轴承的动态特性分析与试验[J]. 支汉立,张钢,姜笑颖,徐权. 机械制造与自动化. 2015(06)
[8]超精密机床研究现状与展望[J]. 梁迎春,陈国达,孙雅洲,陈家轩,陈万群,于楠. 哈尔滨工业大学学报. 2014(05)
[9]气体静压止推轴承气锤振动现象分析与研究[J]. 孔中科,王波,何世安,吴维薇. 低温与超导. 2014(01)
[10]均压槽与静压气体轴颈轴承承载特性的关系研究[J]. 杜建军,张国庆,刘暾. 机械工程学报. 2012(15)
博士论文
[1]高速气体轴承结构性能分析与实验研究[D]. 陈昌婷.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2014
[2]高刚度空气静压轴承研究[D]. 张君安.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]超精密机床空气静压主轴设计及静动态特性分析[D]. 齐恩兵.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3426325
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 超精密主轴国外研究现状
1.2.2 超精密主轴国内研究现状
1.2.3 气体静压润滑技术的研究现状
1.2.4 国内外研究现状分析
1.3 课题主要研究内容
第2章 气体静压主轴—轴承系统的静态特性分析
2.1 引言
2.2 结构设计
2.2.1 主轴的结构设计
2.2.2 径向轴承的结构设计
2.2.3 止推轴承的结构设计
2.2.4 节流器的结构设计
2.2.5 套筒的结构设计
2.2.6 电机的选择
2.2.7 装配体与供气方案
2.3 雷诺方程的推导与求解
2.3.1 纳维斯托克斯方程的简化
2.3.2 雷诺方程的推导
2.3.3 雷诺方程的离散化
2.3.4 雷诺方程的求解
2.4 气膜压力分布与静态特性
2.5 本章小结
第3章 气体静压主轴—轴承系统的动态特性分析
3.1 引言
3.2 轴承动压效应下的刚度研究
3.2.1 雷诺方程的变化与求解
3.2.2 刚度分析与数据处理
3.3 主轴的模态特性研究
3.3.1 网格划分与有限元仿真
3.3.2 固有频率与临界转速
3.4 主轴的谐响应分析
3.4.1 网格划分与有限元仿真
3.4.2 仿真结果与数据处理
3.5 振动影响下的径向跳动研究
3.5.1 主轴动力学方程的建立与分析
3.5.2 振动影响下的仿真分析
3.6 本章小结
第4章 气体静压主轴静动态特性实验研究
4.1 引言
4.2 主轴的角刚度实验研究
4.2.1 角刚度实验方案
4.2.2 角刚度实验结果分析与讨论
4.3 径向圆跳动测试实验
4.3.1 准静态径向圆跳动测定实验方案
4.3.2 准静态径向圆跳动实验结果分析与讨论
4.3.3 动态径向圆跳动测定实验方案
4.3.4 动态径向圆跳动测量结果分析与讨论
4.4 模态测试实验
4.4.1 实验装置与实验方案
4.4.2 模态测试实验结果分析与讨论
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]弹性均压槽空气静压轴承静特性的影响因素分析[J]. 赵晓龙,张君安,董皓,刘波. 润滑与密封. 2019(02)
[2]基于非线性动态特性的轴承–转子系统振动分析[J]. 陈东菊,韩继弘,高雪,范晋伟. 工程科学与技术. 2019(01)
[3]考虑扰动频率的可倾瓦轴承扰动压力雷诺方程数值模拟[J]. 王凯,杨期江,李伟光,郑相立,陈晓滨. 润滑与密封. 2017(02)
[4]我国研制成功大尺寸非球面车磨复合加工机床[J]. 慧聪. 军民两用技术与产品. 2016(23)
[5]微小间隙空气静压主轴角刚度分析与实验[J]. 周亮,王宝瑞,阳红. 制造技术与机床. 2016(12)
[6]高速电主轴振动控制技术研究[J]. 曹剑君,杜群贵,吴智恒,梁澜之,雷群. 机电工程技术. 2016(08)
[7]高速精密电主轴轴承的动态特性分析与试验[J]. 支汉立,张钢,姜笑颖,徐权. 机械制造与自动化. 2015(06)
[8]超精密机床研究现状与展望[J]. 梁迎春,陈国达,孙雅洲,陈家轩,陈万群,于楠. 哈尔滨工业大学学报. 2014(05)
[9]气体静压止推轴承气锤振动现象分析与研究[J]. 孔中科,王波,何世安,吴维薇. 低温与超导. 2014(01)
[10]均压槽与静压气体轴颈轴承承载特性的关系研究[J]. 杜建军,张国庆,刘暾. 机械工程学报. 2012(15)
博士论文
[1]高速气体轴承结构性能分析与实验研究[D]. 陈昌婷.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2014
[2]高刚度空气静压轴承研究[D]. 张君安.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]超精密机床空气静压主轴设计及静动态特性分析[D]. 齐恩兵.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3426325
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