基于流固耦合方法的气浮轴承刚度优化设计与实验

发布时间：2017-11-23 19:08

  本文关键词：基于流固耦合方法的气浮轴承刚度优化设计与实验

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【摘要】：由于气体静压轴承具有环境适应性强、工作精度高等优点，所以广泛的应用于各种超精密加工场合。静态特性是轴承设计过程中一项重要的指标，实际状况下在轴承部件工作时，气膜的压力场会导致轴承结构件的变形，，从而会改变轴承的静态特性曲线并且会影响到工件的加工精度。因此，研究流固耦合状态下气体静压轴承的静态特性变化规律和动态影响对有效地提升超精密加工性能具有非常重要的意义。 本文以环形圆盘气体静压止推轴承为主要研究对象，首先根据已有的研究成果给出了轴承静态特性的理论计算公式并在此基础上运用FLUENT软件仿真得到不同结构参数下轴承承载能力及静刚度的变化规律曲线； 其次通过在Workbench14.0平台下联合FLUENT和ANSYS Mechanical这一分离式流固耦合方法进行单向及双向流固耦合仿真，得到气膜的流体场分布及止推板的径向、周向变形量；通过比较单双向流固耦合这两种方法的精度，选择双向流固耦合方法为课题研究主要方法并在此基础上重新计算得到考虑结构件变形情况下的轴承静态特性变化规律曲线； 最后对主轴转动时轴承的流固耦合模型进行分析，得到主轴部件由于轴承内气压分布不均匀以及节流孔的加工制造误差而对工件加工精度产生的动态影响，并从减小这种动态影响的角度出发对节流孔的数目选取作了优化；通过加载弹簧单元来等效轴承的静刚度对整个轴承部件进行了结构动力学分析并从避免共振的角度考虑对止推板厚度选取提供了方法；通过实验研究对轴承的静刚度及止推板变形量进行了测量。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.36

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本文编号：1219496