气体静压止推轴承结构优化与数值模拟

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1、工学硕士学位论文气体静压止推轴承结构优化与数值模拟李俊石哈尔滨理工大学2015年6月国内图书分类号：TH133.36工学硕士学位论文气体静压止推轴承结构优化与数值模拟硕士研究生：李俊石导师：乔玉晶申请学位级别：工学硕士学科、专业：机械电子工程所在单位：机械动力工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TH133.36DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringStructureOptimumandNumericalSimulati

2、onofAerostaticThrustBearingCandidate：LiJunshiSupervisor：QiaoYujingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechatronicEngineeringDateofOralExamination：June,2015University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕＋学位论文《气

3、体静压止推轴承结构优化与数值模拟》，在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间，是本人在导师指导下独立进行研巧工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包。含他人已发表或撰写过的研究成果对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均在文中Ｗ明确方式注明。本声明的法律结果将由本人承担。：作者签名；夸亦日期年月日７／哈尔滨理工大学硕±学位论义使用授权书《气体静压止推轴承结构优化与数值模拟》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕ｉ学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有．本

4、论文的研究内容不得Ｗ其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口提交论文和电子版本，允许论文被査阅和借阅。本人授权哈尔滨理＾工大学可１＾１采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于。保密□，在年解密后适用授权书不保密＾（靖在上相应方巧内打Ｖ）作者签名：曰期：＞月Ｈ７虹／名７■昂师签名口期：ｙｆｉ年７月口／哈尔滨理工大学工学硕士学位论文气体静压止推轴承结构优化与数值模拟摘要随着现代高科

5、技工业以及高新产业的高速发展，气体静压止推轴承作为一种广泛运用于高精度仪器测量与超高精密机床的机械结构越来越多的被采用，但该结构的静压主轴遇到外界刺激作用容易产生振动，影响机械设备的寿命和运行的安全性。本文通过对气体静压止推轴承进行结构优化分析与数值模拟，以使静压止推轴承的承载力达到最佳，提高轴承的稳定性。首先，基于气体静压润滑理论以及计算流体力学，对应用于气体静压润滑止推轴承运行机理进行研究，建立静压止推轴承气模流场的控制方程，采用有限体积法中二阶迎风格式进行方程离散，建立几何结构和网格模型，设置压力和壁面等边界条件，

6、运用FLUENT软件进行仿真计算。其次，通过分析空气静压止推轴承中孔深度L、气腔深度δ及节流孔直径d与静压止推轴承气膜压强场、承载力、耗气量等性能之间的关系。得出结论：节流器小孔及圆形气腔区域附近气膜压力最大，适当增加气腔深度有利于提高静承载力。随着气腔深度的增加，不同孔径、静承载力、气体消耗量及出口气体流量均发生变化。最后，分析“均压槽”结构与静压止推轴承承载力等性能参数的关系，结果带有均压槽结构静压止推轴承气膜压力分布与不带有均压槽结构规律一致；气腔深度增加，单排均压槽静承载力呈螺旋上升的趋势，三排均压槽静承载力先逐

7、渐减小再增加，气腔深度δ为0.9mm时承载力最低。气体消耗量均是增加趋势明显，单位载荷气体消耗率先增加，在气腔深度δ为0.9mm时略微降低，再增加，得到不同均压槽结构下的最优工况，带有均压槽时降低气腔深度是结构优化的前提保证。关键词静压止推轴承；数值模拟；静承载力；结构优化-I-哈尔滨理工大学工学硕士学位论文StructureOptimumandNumericalSimulationofAerostaticThrustBearingAbstractWiththerapiddevelopmentofmodernhigh-t

8、echindustry,theaerostaticthrustbearing,asamechanicalstructure,iswidelyusedinhighprecisionmeasuringinstrumentandultra-highprecisionmachine.However,staticpressur