本文關鍵詞：半球型動壓氣浮軸承潤滑機理研究與性能優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：陀螺儀,是一種用來感測與維持方向的裝置,基于角動量不變的理論設計出來的,因其具有不依賴于任何外界信息而能夠測量出載體相對于慣性空間姿態(tài)參數(shù)的能力而被廣泛應用在航空、航天等領域。半球型動壓氣浮軸承因其軸承表面為球面形狀,它既能承受徑向載荷又能提供軸向承載力,同時,氣體潤滑軸承具有工作轉速高,無潤滑液,無污染,功耗小,運行維護成本低,壽命長等優(yōu)點,因此此類軸承很適合作為航空陀螺儀等慣性元器件的支撐和潤滑元件。目前,對于半球型動壓氣浮軸承尚處于試驗試制和初步的理論分析階段,還未形成一套完整的理論設計分析體系。前人對于氣體潤滑技術的研究大多集中在傾向和推力氣體潤滑軸承,對球面滑動軸承的研究也主要是油液潤滑或者是氣體靜壓潤滑。而很少有關于半球型動壓氣浮軸承的研究。本文提出了一種在內轉子上部分刻槽,外軸承光滑的半球形動壓氣浮軸承,該軸承能夠實現(xiàn)“自供氣”,不需要借助龐大的外部氣源,并且它不受軸承不對中的影響,且能同時提供徑向和軸向的支撐。本文針對氣體潤滑特性,建立了半球型動壓氣浮軸承潤滑理論潤滑模型;并采用參數(shù)轉換將氣體潤滑方程轉換到標準的笛卡爾坐標系中,然后應用斜坐標變換使坐標系和斜槽平行,同時應用格林理論和八點法線性化潤滑方程以解決氣膜厚度不連續(xù)的問題,從而建立求解壓力分布的有限差分法模型;然后基于MATLAB計算軟件進行相應的理論計算,通過對不同結構參數(shù)、工況變化的軸承性能的比較,對半球型動壓氣浮軸承的靜、動態(tài)性能進行參數(shù)化分析;同時運用非線性軸心軌跡法對半球型動壓氣浮軸承進行了非線性穩(wěn)定性及不平衡響應計算,確定軸承轉子的臨界質量和臨界轉速,分析了軸承的名義間隙和槽深對軸承穩(wěn)定性和不平衡響應的影響,為軸承的結構設計和壽命評估提供理論參考。本文最后對前面的計算方法進行合理系統(tǒng)總結,將其封裝成一個理論合理、計算準確的自動分析計算工具,為實現(xiàn)半球型動壓氣浮軸承自動化設計、自動化性能評估準備。
【關鍵詞】：陀螺儀 半球型動壓氣浮軸承 有限差分法 靜、動態(tài)特性 軸心軌跡法 參數(shù)優(yōu)化 仿真軟件
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH133.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 物理量名稱及符號表11-12
• 第1章 緒論12-27
• 1.1 選題背景及意義12-13
• 1.2 半球型動壓氣浮軸承綜述13-20
• 1.2.1 氣體潤滑軸承發(fā)展簡介13-14
• 1.2.2 刻槽軸承和球面軸承結構14-20
• 1.3 半球型動壓氣浮軸承的研究現(xiàn)狀20-24
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀20-23
• 1.3.2 國內研究現(xiàn)狀23-24
• 1.4 半球型動壓氣浮軸承研究不足24-25
• 1.5 本文主要研究內容25-27
• 第2章 半球型動壓氣浮軸承潤滑理論研究27-34
• 2.1 流體動力潤滑理論模型27-32
• 2.1.1 氣體潤滑方程27-30
• 2.1.2 參數(shù)變換30-31
• 2.1.3 斜坐標變換31-32
• 2.2 Reynolds方程降階32-33
• 2.3 有限差分模型建立33
• 2.4 本章小結33-34
• 第3章 半球型動壓氣浮軸承靜態(tài)特性分析34-45
• 3.1 氣體潤滑控制方程的數(shù)值求解34-36
• 3.1.1 有限差分離散化34-35
• 3.1.2 Newton-Raphson迭代法35
• 3.1.3 軸承靜態(tài)特性求解邊界條件35-36
• 3.1.4 半球型動壓氣浮軸承靜態(tài)特性模型36
• 3.2 半球型動壓氣浮軸承靜態(tài)特性分析36-39
• 3.2.1 氣壓分布36-37
• 3.2.2 氣體潤滑模型驗證37-39
• 3.3 半球型動壓氣浮軸承靜態(tài)特性參數(shù)分析39-43
• 3.3.1 承載力對比（SSGB和SPB）39-40
• 3.3.2 轉速和偏心率對軸承承載力的影響40-41
• 3.3.3 半徑間隙對軸承承載力的影響41-42
• 3.3.4 槽深對軸承承載力的影響42
• 3.3.5 螺旋角對軸承承載力的影響42-43
• 3.4 本章小結43-45
• 第4章 半球型動壓氣浮軸承動態(tài)特性分析45-59
• 4.1 半球型動壓氣浮軸承動態(tài)特性求解模型45-48
• 4.1.1 氣體潤滑方程的小擾動法處理45-46
• 4.1.2 軸承動態(tài)特性系數(shù)表達式46-47
• 4.1.3 軸承動態(tài)特性求解邊界條件47-48
• 4.1.4 計算程序流程圖48
• 4.2 半球型動壓氣浮軸承的動態(tài)特性研究48-58
• 4.2.1 動態(tài)特性和轉速的關系49
• 4.2.2 半徑間隙對軸承動態(tài)特性影響49-50
• 4.2.3 槽深對軸承動態(tài)特性影響50-55
• 4.2.4 螺旋角對軸承動態(tài)特性影響55
• 4.2.5 激振頻率對軸承動態(tài)特性影響55-58
• 4.3 本章小結58-59
• 第5章 半球型動壓氣浮軸承動力學分析59-70
• 5.1 轉子動力學理論模型59-60
• 5.2 半球型動壓氣浮軸承穩(wěn)定性特性研究60-64
• 5.2.1 轉子軸心軌跡對比（SSGB和SPB）60-61
• 5.2.2 半球型動壓氣浮軸承軸心軌跡分析61-63
• 5.2.3 轉子臨界質量63
• 5.2.4 轉子臨界轉速63-64
• 5.3 半球型動壓氣浮軸承不平衡響應特性研究64-69
• 5.3.1 不平衡量對轉子軸心軌跡的影響64-66
• 5.3.2 槽深對不平衡響應的影響66-67
• 5.3.3 FFT分析67-69
• 5.4 本章小結69-70
• 第6章 優(yōu)化方向和自動化分析軟件開發(fā)70-75
• 6.1 參數(shù)優(yōu)化方向70
• 6.2 軸承-轉子系統(tǒng)實驗試制70-71
• 6.3 自動化仿真軟件開發(fā)71-75
• 6.3.1 軟件開發(fā)的背景及目的71-72
• 6.3.2 開發(fā)環(huán)境及設計目標72
• 6.3.3 GUI操作顯示界面介紹72-74
• 6.3.4 軟件主要程序代碼74-75
• 總結75-77
• 參考文獻77-82
• 致謝82-83
• 附錄A 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術成果目錄83-84
• 附錄B 攻讀學位期間所參加的科研項目84-85
• 附錄C 軸承氣體潤滑控制方程線性化過程85-90
• 附錄D 仿真軟件主要程序代碼90-102

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  本文關鍵詞：半球型動壓氣浮軸承潤滑機理研究與性能優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：482362