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1、大连理工大学本科外文翻译瑞利阶梯型止推滑动轴承的解析分析和优化AnalyticalanalysisandoptimisationoftheRayleighstepsliderbearing学院（系）：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：张鹏宇学号：200561078指导教师：土殿龙完成口期：2009年5月1口大连理工大学DalianUniversityofTechnology瑞利阶梯型止推滑动轴承的解析分析和优化R.Rahmani,A.Shirvani,H.Shirvani英国英吉利拉斯金大学科学技术学院摘要：摩擦学屮，瑞利阶梯型被称为是在所有可能的几何形式屮

2、具有最高承载能力的一种轴承儿何形式。传统摩擦学也表明，瑞利阶梯型是一种可提供最高承载能力的最佳儿何状态。然而，这样的分析仅限于特殊情况下，在这种情况下流体的静水压力作用被忽视掉了。此外，可能获得最佳摩擦力和（或考）摩擦系数的最佳参数，以及润滑油的流量在这种情况中也尚未讨论。在本课题的研究屮，瑞利阶梯型得到了全面地分析，包括在最佳参数边缘处多变压力的影响。此外，轴承的润滑油流量，摩擦力和摩擦系数也得以优化。结果表明，最佳轴承参数严格依赖于边缘处的压力形式。它也证实了在轴承末端即使没有压力差的话，负载能力最佳点也不一定等于考虑摩擦系数和（或者）润滑油流量后的最佳点。关键词：瑞利

3、阶梯型;优化;承载力；摩擦系数;润滑油流量1•导言1918年，罗徳瑞利发现了一种不使用摆式而固定变化油膜的方法⑴o事实上，他利用变分法分析哪一种薄膜形状（为无限轴承）具有最大的承载能力。他发现，最好的形式是两个平行的区域⑵。在这种轴承里，有两个平面，一个平行于另一（下）表面，它把润滑膜分隔成两个区。其结果是同样也适用于粘度更一般的情况下，润滑油的粘度被看作是一个函数的压力⑶。自那吋以来，出现了一些关丁•这种轴承特性的研究。阿奇博尔⑷发现了一种阶梯型以通过阶梯的有限宽度来计算泄漏对轴承摩擦磨损性能的影响。他发现，当考虑端泄的时候，瑞利阶梯型是一种最佳形状而且承载能力较低。在他

4、晩年的工作中，阿奇I専尔⑸深化了瑞利阶梯滑动轴承的分析工作。他最终得到的最佳膜厚比为1.68。Hamrock和安徳森战从理论上研究了圧力分布、承载能力、负载角和摩擦力，一个同心瑞利一阶滑动轴承（又见［7］）和具有不同数量的阶梯的偏心瑞利一阶滑动轴承和无限长瑞利一阶滑动轴承（乂见［8］）。在这项分析中，他们最终报道的最佳膜厚比为1.7o此外，他们的结果也表明，轴承圆周外的单步阶梯是最优的形式。之前的分析结果鼓励薛⑼用实验的方法调查四种不同配置的稳定瑞利阶梯轴承低粘度润滑汕在零负载下的实验。Aulogetal001,建明和高兵提出了解决非牛顿润滑油一维瑞利一阶轴承的优化设计方法

5、。特洛肠乂理论性地研究了采用严格的数学方法解决雷诺方程瑞利步型轴承为可压缩和不可压缩流体的规律。朱3采用Galerkin有限元方法在数值和实验两个幷度分析了这种瑞利一阶气体轴承的转子反应。Hideli采用了热润滑（THL）分析方法来（瑞利）一阶轴承进行了分析皿。Farmer和Shepherd［,5］考虑稀薄气体润滑和滑流条件，利用奇异摄动法对瑞利一阶轴承进行了等温操作和分析。在参考文献［15］屮，也对一阶轴承在压力场合轴承性能的影响程度进行了详细的研究。在最近的工作中，Naduvinamani和Siddangouda""也利用应力偶流体理论研究了表面粗糙度对流体动力润滑多孔

6、一阶滑块轴承的影响。瑞利一阶轴承已在业界从轴轴承系统，如（高速）叶轮机械到微机电系统（MEMS）,以及计算机行业的设备，如磁头记录或硬/软盘驱动器都得到了关注。较高的承载能力和廉价/容易制造使他们得到了更多的使用，尤其是在空气或气体被用作润滑剂的场合，因为它们应用降低粘度混合静水/流体力学模式是不可避免的。由于这些优势，瑞利阶梯型仍然是用于推力轴承和垫。此外，一系列瑞利阶梯正在形成具有更高性能的轴承⑴O在古典摩擦学中，是使用相对简单的计算，通常表明，基于负载能力引进最佳几何的瑞利一阶轴承是有可能实现的（如［1-3,17］）o例如，Pinkus和Strenlicht⑶指出当轴

7、承两端的压力差是零的时候，最佳高度和长度的比例1・866和2.549o在这项研究屮，考虑轴承対端静水压力的存在，利用流体动力润滑的雷诺方程进行基于无限宽度一阶瑞利滑动轴承的分析;这种情况在实践屮也是可能发生的。为此，一维/二维形式的雷诺方程是采用直接积分的方法来求解的。然后，釆用一个合适的形式來分析所需参数之间的关系，如负载能力，摩擦力等，这些都已经制定并受到了相当广泛的优化。2•问题与公式一维/二维形式的稳定雷诺方程的不可压缩润滑剂的粘度可以表示为如下形式（见图1）［3］:7占｛.¥）（i）再结合方程屮的X坐标，