螺旋槽动压气体轴承的多目标优化设计-论文.pdf

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1、2014年8月机床与液压Aug．2014第42卷第15期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．42No．15DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．15．016螺旋槽动压气体轴承的多目标优化设计贾晨辉，杨伟，邱明(河南科技大学机电工程学院，河南洛阳471003)摘要：以锥面螺旋槽动压气体轴承为研究对象，建立气体轴承润滑分析数学模型，求解轴承的承载力和动特性系数。建立气体轴承的承载力、刚度与稳定性的优化数学模型，采用加权极小极大优化方法对优化数学模型进行求解，得到轴承的优化结构参数。结果表明：采用加权极小极大优化方法求解轴承的结构参数，不仅可以有效地

2、解决各目标函数分量之间相互矛盾的问题，而且使其综合性能进一步提高；权系数的选择影响轴承的综合性能，合理地选择权系数，能够提高轴承的综合性能。关键词：动压气体轴承；锥面螺旋槽；参数优化；极小极大方法中图分类号：TH133．3文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)15—063—5Multi-objectiveOptimizationDesignofSpiralGrooveAerodynamicBearingsJIAChenhui，YANGWei，QIUMing(SchoolofMechatroniesEngineerin~，HenanUniversityofScienceand

3、Technology，LuoyangHenan471003，China)Abstract：Bytakingtheresearchobjectoftheconicalspiralgrooveaerodynamicbearings，thelubricationanalysismathematicalmodelofbearingswasestablishedtosolvebearingcapacityanddynamiccharacteristiccoeficients．Theoptimizedmathematicalmodelwasestablishedforthebearingsofcapa

4、city，rigidityandstability．Theoptimizedstructureparametersofthebearingwereobtainedbysolvingtheoptimizedmathematicalmodelwithusingoftheweightedminimaxmethod．Theresultsshowthattheweightedminimaxmethodcanbeusedtooptimizethebearing’Sstructuralparameters，notonlycaneffectivelysolvethecontradictoryproblem

5、ofeachob—jectivefunction，butalsomakethecomprehensiveperformancefurtherimproved．Thechoiceofweightcoeficientsaffectsthebearing’Scomprehensiveperformance，andareasonablechoiceoftheweightcoeficientscanimprovethebearing’Scomprehensiveperformance．Keywords：Aerodynamicbearing；Conicalspiralgroove；Parametero

6、ptimization；Weightedminimaxmethod动压气体轴承是一种以气体为润滑剂的滑动轴1锥面螺旋槽动压气体轴承的性能分析与计算承。动压气体轴承不同于静压轴承，它无需外界供气锥面螺旋槽动压气体轴承是由定子和转子两部分装置，结构简单，广泛应用于精密工程、超精密工组成。特殊的锥面结构能够保证其即能承载径向载荷程、微细工程、空间技术、医疗器械等领域中。其主又能承载轴向载荷。为了提高动压轴承的工作性能，要缺点是承载能力低、稳定性较差。转子或轴承局部部分开有一定角度的螺旋槽，如图1采用传统方法设计气体轴承，大多采用单目标优所示。气体动压轴承的转子相对于定子高速运动时，化设计，即只注

7、重某一性能指标，而不能兼顾其他性在轴承间隙内形成具有压力的气楔，产生具有一定刚能，这种设计方法往往不能使轴承综合性能达到最度的气体动压膜，从而将转子支承起来。优。为了提高动压气体轴承的综合性能，需要同锥面螺旋槽动压气体轴承在圆锥坐标系下的雷诺时考虑多个评价标准，建立多个目标函数，实现气体方程：动压轴承的优化设计。文中以锥面螺旋槽动压气体轴承为研究对象，以赤(舞)+妾(案)=2Ays+轴承的承载性能和稳定性为目标函数，通过