精密空氣電主軸氣體軸承動態(tài)特性參數分析.pdf

1、Pa摘要精密空氣電主軸氣體軸承動態(tài)特性參數分析研究生：鄭書飛導師：蔣書運教授摘要主軸是機床中的核心部件，如何合理的選擇和設計主軸的結構，是機床和主軸制造商所面臨的重要問題之一。與傳統(tǒng)的滾動軸承主軸和液體潤滑主軸相比，氣體主軸具有低發(fā)熱量、低摩擦、低磨損、低噪音、無污染、高精度等優(yōu)點，氣體軸承技術已被廣泛地用丁精密機床、半導體硅片加工設備、高速電機，以及高精度測量系統(tǒng)。氣體軸承的承載力和剛度是氣體軸承的基本特性參數，本文著重研究靜壓氣體軸

2、承的承載力和剛度等特性參數的數值計算方法。針對傳統(tǒng)的靜壓氣體軸承壓力分布的算法效率較低或收斂性較差等問題，提出了一類改進的有限差分計算方法。詳細地推導了靜壓徑向氣體軸承和靜壓止推氣體軸承雷諾方程的有限差分算法求解過程，根據流量平衡原理，提出了一種新型變步K逐步逼近迭代算法，用丁修正迭代過程中的供氣口出口壓力，提高算法的效率和收斂性。基丁M餓TI_ABJl具，開發(fā)了通川的靜壓徑向氣體軸承和靜壓平面J：推氣體軸承設計分析軟件。分析了軸承的平

3、均間隙、：1y流孔直徑以及供氣壓力對軸承承載力平||剛度的影響。分析了氣體軸承動壓效慮的形成機理，研究了氣體軸承的動壓效應對軸承的偏位角、耗氣量、承載力以及剛度等特性參數的影響。算例結果表明：所提出的改進有限差分法計算效率高，穩(wěn)定性好，收斂快：對于小間隙氣膜，此方法仍然有效并快速收斂。最后討論了現有氣體主軸的軸承結構布置形式的優(yōu)缺點，完成了硅片超精密磨削空氣電主軸的方案設計，并計算了所設計的硅片超精密磨削空氣電主軸的承載力和剛度。關鍵詞