高速主軸作為加工機(jī)床中最核心的部件,是制約機(jī)械加工精度提高的主要因素之一。本文為提高高速主軸的穩(wěn)定性,將氣體軸承高轉(zhuǎn)速、大承載的優(yōu)點(diǎn)與主動(dòng)磁軸承可控性高的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合,設(shè)計(jì)一種由氣體動(dòng)靜壓混合潤(rùn)滑軸承與徑向主動(dòng)磁軸承作為支撐軸承的超精高速動(dòng)靜壓氣磁主軸結(jié)構(gòu),運(yùn)用理論建模和仿真驗(yàn)證的手段對(duì)氣體動(dòng)靜壓混合潤(rùn)滑軸承及徑向主動(dòng)磁軸承的結(jié)構(gòu)和超精高速動(dòng)靜壓氣磁主軸運(yùn)行的穩(wěn)定性進(jìn)行研究分析。根據(jù)氣體狀態(tài)、連續(xù)性及動(dòng)力學(xué)方程推導(dǎo)出適用于一般情況的氣體軸承雷諾方程,運(yùn)用Fluent對(duì)氣體動(dòng)靜壓混合潤(rùn)滑軸承內(nèi)部氣膜流場(chǎng)壓力分布進(jìn)行仿真研究,得出節(jié)流孔徑、轉(zhuǎn)速、供氣壓力、氣體平均間隙等主要結(jié)構(gòu)參數(shù)與承載能力、剛度等靜態(tài)性能之間的變化關(guān)系,對(duì)氣體動(dòng)靜壓混合潤(rùn)滑軸承進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),確定最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)。建立徑向主動(dòng)磁懸浮軸承的懸浮力數(shù)學(xué)模型,采用PID控制方法對(duì)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)進(jìn)行控制,利用Matlab simulink仿真軟件對(duì)PID控制方法進(jìn)行模擬仿真進(jìn)而得出轉(zhuǎn)子軸心的振動(dòng)范圍。對(duì)徑向主動(dòng)磁軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),用仿真手段對(duì)徑向主動(dòng)磁軸承的磁通密度及磁場(chǎng)力進(jìn)行計(jì)算,并且對(duì)超精高速動(dòng)靜壓氣磁主軸的檢測(cè)裝置及方法進(jìn)行研究。對(duì)超...

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 氣體動(dòng)靜壓軸承的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
        1.2.1 氣體動(dòng)靜壓軸承的國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
        1.2.2 氣體動(dòng)靜壓軸承的國(guó)外現(xiàn)狀
    1.3 磁軸承的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
        1.3.1 磁軸承的國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
        1.3.2 磁軸承的國(guó)外現(xiàn)狀
    1.4 超精高速動(dòng)靜壓氣磁主軸研究現(xiàn)狀
    1.5 超精數(shù)控車床的研究現(xiàn)狀
    1.6 氣體軸承軸系穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀
    1.7 本文的主要研究?jī)?nèi)容
2 主軸氣體靜壓軸承承載原理及潤(rùn)滑理論分析
    2.1 氣體靜壓軸承承載原理及分類
        2.1.1 氣體靜壓軸承承載原理
        2.1.2 氣體靜壓軸承分類
    2.2 超精高速動(dòng)靜壓氣磁主軸結(jié)構(gòu)
    2.3 氣體潤(rùn)滑理論模型分析
        2.3.1 基本假設(shè)
        2.3.2 氣體力學(xué)的基本方程
        2.3.3 -般氣體軸承雷諾方程的推導(dǎo)
    2.4 本章小結(jié)
3 主軸氣體動(dòng)靜壓潤(rùn)滑軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.1 氣體動(dòng)靜壓混合潤(rùn)滑軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)
    3.2 求解雷諾方程
    3.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)確定
        3.3.1 邊界條件的設(shè)定
        3.3.2 平均氣膜間隙及供氣壓力的確定
        3.3.3 節(jié)流孔徑的確定
        3.3.4 偏心率的確定
        3.3.5 轉(zhuǎn)速的確定
        3.3.6 具體結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
    3.4 本章小結(jié)
4 主軸主動(dòng)磁軸承控制技術(shù)及測(cè)試技術(shù)研究
    4.1 磁軸承簡(jiǎn)介
        4.1.1 磁軸承分類
        4.1.2 主動(dòng)磁軸承工作原理
    4.2 主動(dòng)磁軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.2.1 許用磁動(dòng)勢(shì)計(jì)算
        4.2.2 繞組設(shè)計(jì)
        4.2.3 徑向主動(dòng)磁軸承承載力設(shè)計(jì)
        4.2.4 徑向主動(dòng)磁軸承主要參數(shù)的確定
    4.3 磁軸承控制技術(shù)研究
        4.3.1 徑向主動(dòng)磁軸承數(shù)學(xué)模型
        4.3.2 徑向主動(dòng)磁軸承控制技術(shù)研究
    4.4 超精高速動(dòng)靜壓氣磁主軸回轉(zhuǎn)誤差測(cè)量方案研究
        4.4.1 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)
        4.4.2 加載測(cè)試系統(tǒng)
        4.4.3 回轉(zhuǎn)誤差測(cè)量方法研究
    4.5 本章小結(jié)
5 超精高速動(dòng)靜壓氣磁主軸穩(wěn)定性分析
    5.1 超精高速動(dòng)靜壓氣磁主軸彈性轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)微分方程的建立
        5.1.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)簡(jiǎn)化
        5.1.2 圓盤(pán)與支撐的位移
        5.1.3 不計(jì)支撐彈性的彈性轉(zhuǎn)軸的剛度矩陣
        5.1.4 轉(zhuǎn)子與支撐的動(dòng)能
        5.1.5 圓盤(pán)與支撐的勢(shì)能
        5.1.6 廣義力
        5.1.7 彈性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)微分運(yùn)動(dòng)方程
    5.2 超精高速動(dòng)靜壓氣磁主軸剛性轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)微分方程的建立
        5.2.1 剛性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型簡(jiǎn)化
        5.2.2 剛性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)微分方程
    5.3 穩(wěn)定性分析
        5.3.1 彈性及剛性轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)微分方程的求解
        5.3.2 穩(wěn)定性判斷
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
東北林業(yè)大學(xué)學(xué)術(shù)碩士學(xué)位論文修改情況確認(rèn)表



本文編號(hào)：3762864