近年來(lái),我國(guó)制造業(yè)不斷蓬勃發(fā)展,加工制造水平日益提高,其中超精密加工制造扮演著重要角色,超精密加工機(jī)床作為精密制造的載體,一直作為超精密加工領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)對(duì)象,為了得到更好的加工精度,靜壓氣浮支撐技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到超精密機(jī)床的生產(chǎn)制造當(dāng)中。靜壓氣浮支撐在超精密加工應(yīng)用技術(shù)當(dāng)中有十分突出的優(yōu)勢(shì),憑借靜壓氣體作為支撐介質(zhì),在摩擦、精度以及功耗等精密加工極為關(guān)注的方面都有著良好的表現(xiàn)。雖然同為靜壓氣體介質(zhì),但受氣體壓力、節(jié)流形式以及氣膜厚度等因素的影響,其支撐表現(xiàn)各有不同,主要應(yīng)用在夾載工件或刀具的支撐平臺(tái)。本文將對(duì)一臺(tái)小孔節(jié)流式B軸氣體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究,主要針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及轉(zhuǎn)臺(tái)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性的研究展開(kāi)相關(guān)工作。從轉(zhuǎn)臺(tái)整體設(shè)計(jì)出發(fā),建立轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)的基本框架,從設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)基本尺寸入手,通過(guò)閱讀文獻(xiàn),掌握氣體靜壓支撐系統(tǒng)尺寸設(shè)計(jì)基本規(guī)律,根據(jù)車(chē)床設(shè)計(jì)總體要求,對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的整體尺寸進(jìn)行了初步設(shè)計(jì),并且對(duì)止推和徑向兩個(gè)方向上的氣體靜壓軸承基本參數(shù)進(jìn)行工程計(jì)算,得到計(jì)算數(shù)據(jù),以驗(yàn)證轉(zhuǎn)臺(tái)的初步尺寸設(shè)計(jì)合理性�；贏NSYS軟件對(duì)支撐系統(tǒng)的靜態(tài)氣膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真計(jì)算,將仿真結(jié)果與工程計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

軍用領(lǐng)域例圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文102.2.1轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了得到更高的剛度和精度，提高工作穩(wěn)定性和可靠性，能承受一定的傾覆力矩，本文中轉(zhuǎn)臺(tái)支撐系統(tǒng)的固定方式設(shè)計(jì)為兩端固定式。轉(zhuǎn)臺(tái)整體主要由氣浮軸、軸套、止推板、轉(zhuǎn)接套、電機(jī)、電機(jī)座、定子壓圈、轉(zhuǎn)子壓圈、光柵支架、圓光柵、外套和底座等組成。軸套、氣浮軸以及止推板材料采用38CrMoAl高級(jí)氮化鋼材料，彈性模量為2.06×1011pa，泊松比為0.3，密度為7850kg/m3，為了保證配合精度，氣浮軸和軸套回轉(zhuǎn)面在制造過(guò)程中采用了配套研磨技術(shù)。轉(zhuǎn)臺(tái)其余部分零件基本采用2A12高強(qiáng)度硬鋁合金材料，可以承載工況下的高負(fù)荷。外套與軸套、底座和電機(jī)座分別通過(guò)螺栓連接，電機(jī)座與定子壓圈通過(guò)螺栓連接，轉(zhuǎn)接套與電機(jī)和轉(zhuǎn)子壓圈分別通過(guò)螺栓連接，圓光柵與光柵支架、光柵支架與轉(zhuǎn)子壓圈、轉(zhuǎn)子壓圈與氣浮軸分別通過(guò)螺栓連接。節(jié)流器的材料為H62黃銅，其具有良好的力學(xué)性能。小孔節(jié)流器的實(shí)現(xiàn)采用鑲嵌式的結(jié)構(gòu)。用于使轉(zhuǎn)臺(tái)供氣系統(tǒng)密封性更強(qiáng)的O型圈采用氟橡膠材料�？傮w結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。圖2-2轉(zhuǎn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)圖2.2.2轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的供氣設(shè)計(jì)本文中轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的供氣設(shè)計(jì)為外部供氣式，壓力氣體通過(guò)三級(jí)過(guò)濾器和精密減壓閥后進(jìn)入轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)，如圖2-3所示，過(guò)濾器和減壓閥能夠精確調(diào)整供氣壓力，

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文11并且去除氣源中可能的水分、油脂和雜質(zhì)等，然后通過(guò)氣動(dòng)接頭從轉(zhuǎn)臺(tái)的外套進(jìn)入軸套的供氣孔內(nèi)，流經(jīng)節(jié)流孔產(chǎn)生具有一定壓力的氣膜，然后排出到大氣當(dāng)中。由于B軸轉(zhuǎn)臺(tái)為靜壓式轉(zhuǎn)臺(tái)，所以需要保證外部供氣壓力保持穩(wěn)定，又軸承內(nèi)縫隙狹窄，尺寸精密，所以要盡量避免內(nèi)部氣體的堵塞和污染。常用氣體壓縮機(jī)或氣瓶作為氣源，供氣壓力PS通常在20~100N/cm2之間，保證壓力穩(wěn)定和氣體清潔，必須有較精密的穩(wěn)壓器和過(guò)濾器。圖2-3過(guò)濾器和減壓閥2.3轉(zhuǎn)臺(tái)的支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求的綜合考慮，本文轉(zhuǎn)臺(tái)支撐系統(tǒng)節(jié)流形式采用小孔節(jié)流形式，小孔節(jié)流方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工等特點(diǎn)，并且能提供良好的承載力和剛度。將徑向和軸向兩個(gè)方向上用于提供支撐的節(jié)流器全部設(shè)計(jì)在軸套上，那么軸套上下斷面分別與工作臺(tái)和止推板軸向形成支撐氣膜，軸套內(nèi)徑與氣浮軸外徑形成徑向支撐氣膜，以上零部件與氣膜則構(gòu)成了轉(zhuǎn)臺(tái)的支撐系統(tǒng)�？紤]到轉(zhuǎn)臺(tái)在承載力和剛度上的要求，在軸套軸向上下斷面各設(shè)計(jì)均布8個(gè)節(jié)流器，徑向上均布兩排各8個(gè)節(jié)流器，共32個(gè)節(jié)流器。為了即便于加工又能達(dá)到很好的節(jié)流效果節(jié)流器的直徑設(shè)計(jì)為0.2mm。偏心率e是支撐系統(tǒng)的重要參數(shù)，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)受到外載荷力時(shí)，氣膜厚度將產(chǎn)生變化，其與節(jié)流器配合即達(dá)到上下氣膜壓力差，承載力就形成了，容易知道，在氣膜承受范圍內(nèi)，偏心率e越大支撐系統(tǒng)的承載力則越大，而支撐系統(tǒng)的剛度則是在e=0時(shí)最大，所以我們需要選擇合適的偏心率使得支撐系統(tǒng)的承載力和剛度都有很好的表現(xiàn)，結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)要求，我們選擇偏心率e=0.5。供氣壓力PS常常是不能由設(shè)計(jì)者隨意改變的參數(shù)，其值不能過(guò)高或者過(guò)低。PS與承載能力F的函數(shù)關(guān)系是單調(diào)遞增的，所以供氣壓力PS的選擇是在不產(chǎn)生


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