微型旋轉機械作為動力源正日益發(fā)展。微型旋轉機械因其高功率密度和高效率的特點極其需要一個穩(wěn)定的軸承轉子系統(tǒng)。傳統(tǒng)的球軸承很難承受住極端高溫環(huán)境。磁軸承容易受到電磁干擾。靜壓氣體軸承需要額外的供氣系統(tǒng)。微型箔片氣體軸承,是一種具有彈性支承結構的微型動壓軸承。因其具有低摩擦力,高工作轉速,良好的穩(wěn)定性,低的軸對中性,以及無需額外的供氣源等優(yōu)點,微型箔片氣體軸承在微型旋轉機械中有著廣泛的應用前景,如微型渦輪機械和便攜式電源。國內外研究工作主要集中在微型剛性氣體軸承。針對微型氣體箔片軸承的研究非常有限,且大都處于數(shù)值研究和初步實驗階段。尤其是國內,到目前為止幾乎沒有關于微型箔片氣體軸承的研究報導。本文提出了一種微型多葉氣體箔片軸承,該軸承的彈性基底具有分段剛度,能夠有效減小啟動摩擦而不至于大幅度減弱承載力。同時,彈性基底和頂箔之間的大接觸摩擦面積能夠提供足夠的阻尼以增強軸承的穩(wěn)定性�；谔岢龅妮S承結構,本文通過紫外光刻加工制作了微型多葉氣體箔片軸承。應用卡式定理,本文建立了箔片變形方程。將箔片變形方程的計算結果和ANSYS Workbench仿真結果進行了比較,其一致性良好。通過耦合可壓縮氣體雷... 

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 微型旋轉機械PowerMEMS綜述
    1.3 微型氣體軸承綜述
        1.3.1 微型剛性氣體軸承簡介
        1.3.2 微型半柔性氣體軸承簡介
        1.3.3 微型箔片氣體軸承簡介
    1.4 微型氣體軸承的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 微型氣體軸承的國外研究
        1.4.2 微型氣體軸承的國內研究
        1.4.3 微型氣體軸承研究的共性問題
    1.5 本文主要研究內容
第2章 微型多葉氣體箔片軸承的設計與加工
    2.1 微型多葉氣體箔片軸承的設計
    2.2 微型多葉氣體箔片軸承的加工
        2.2.1 UV-LIGA和X-LIGA的比較
        2.2.2 掩膜版的加工
        2.2.3 UV-LIGA加工
        2.2.4 直流微電鑄及光刻膠剝離
    2.3 本章小結
第3章 微型多葉氣體箔片軸承力學建模和潤滑理論
    3.1 箔片變形的力學建模
        3.1.1 彈性基底的結構參數(shù)
        3.1.2 彎曲懸臂梁變形柔度矩陣
        3.1.3 彎曲懸臂梁箔片水平梁上任意點位移
        3.1.4 相鄰彎曲懸臂梁箔片之間的頂箔變形
        3.1.5 相鄰彎曲懸臂梁箔片變形的驗證
    3.2 微型多葉氣體箔片軸承的潤滑理論模型
        3.2.1 氣膜潤滑徑向軸承雷諾方程
        3.2.2 雷諾方程的無量綱化
        3.2.3 氣膜厚度方程
        3.2.4 壓力邊界條件處理
    3.3 本章小結
第4章 微型多葉氣體箔片軸承靜動態(tài)特性研究
    4.1 靜態(tài)雷諾方程數(shù)值求解
        4.1.1 雷諾方程的有限差分離散降階
        4.1.2 基于Newton-Raphson和低松弛迭代法求解Reynolds方程
        4.1.3 微型多葉箔片氣體軸承的承載力
        4.1.4 靜態(tài)程序計算流程
    4.2 微型多葉氣體箔片軸承靜態(tài)特性研究
        4.2.1 軸承工作參數(shù)對靜態(tài)性能的影響
        4.2.2 箔片結構對靜態(tài)性能的影響
        4.2.3 預留間隙對靜態(tài)性能的影響
    4.3 動態(tài)特性數(shù)值求解
        4.3.1 動態(tài)雷諾方程的擾動法處理
        4.3.2 擾動氣膜厚度與箔片變形
        4.3.3 擾動邊界條件
        4.3.4 軸承動態(tài)系數(shù)的推導
        4.3.5 動態(tài)系數(shù)數(shù)值求解流程
    4.4 微型多葉氣體箔片軸承動態(tài)特性研究
        4.4.1 軸承轉速對動態(tài)性能的影響
        4.4.2 軸承載荷對動態(tài)性能的影響
    4.5 本章小結
第5章 PowerMEMS仿真及實驗臺搭建
    5.1 PowerMEMS軸承轉子動力學仿真
        5.1.1 PowerMEMS結構設計
        5.1.2 微型多葉氣體箔片軸承-轉子動力學仿真
    5.2 PowerMEMS實驗臺搭建
        5.2.1 實驗臺總體結構設計加工
        5.2.2 實驗臺細節(jié)設計加工
    5.3 本章小結
總結與展望
參考文獻
致謝
附錄 A 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文目錄
附錄 B 攻讀學位期間所參加的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
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[5]UV-LIGA技術光刻工藝的研究[D]. 李雄.華中科技大學 2004



本文編號：3697173