小孔节流静压止推气体轴承静特性的数值分析

介绍了计算流体力学软件 FLUENT 及其在气体轴承研究中的应用.针对环形小孔节流静压止推气体轴承,基于 FLUENT 软件进行了简化假设并建立了计算模型,利用 FLUENT 软件对止推气体轴承模型进行了数值分析,求解了环形小孔节流静压止推气体轴承的压力场分布、耗气量和承载能力等轴承静特性,并成功捕捉到了大气膜间隙下供气孔周围的压力突降区.对计算结果进行了分析,并与文献计算值以及试验值进行了对比,验证了数值分析的可靠性.     

径向小孔静压气体轴承的试验研究

本文对多排小孔静压气体径向轴承的静、动特性及稳定性进行了研究，将试验数据与理论结果和中压透平膨胀机气体轴承运行数据进行了对比，并分析了影响轴承性能的各种因素。     

基于响应面法的微操作平台多目标优化

为了提高微操作平台的操作空间和动态性能,基于响应面法对一种新型微操作平台进行了多目标优化设计。采用中心组合设计方法选取仿真试验点,根据试验点建立平台的参数化几何模型,应用软件ANSYS对平台进行静力学和模态分析得到其固有频率、位移放大倍数和最大应力的响应值。根据所得的仿真试验数据,采用最小二乘法和显著性检验建立反映平台性能指标的二阶多项式响应面模型。最后,计算了反映响应面拟合度的评价指标,验证了所建响应面模型的精确性。以微操作平台的放大倍数和固有频率为优化目标,强度为约束,建立了平台的多目标优化模型,采用多目标遗传算法对平台进行优化得到Pareto解集。从Pareto解集可知,固有频率与放大倍数之间是相互冲突的,故需权衡固有频率和放大倍数从Pareto解集选取最优解。比较优化前后平台的各性能指标可知,平台的固有频率增大了35.58%,放大倍数增大了2.33%,最大应力减小了38.97%,证明了提出的优化方法的有效性。     

小孔节流方式对气体静压轴承工作刚度影响的分析

本文对小孔节流方式中的简单孔节流和环形孔节流形式对气体静压轴承工作风度的影响进行了理论分析,通过比较从而得出,采用简单孔节流方式的轴承比环形孔节流方式的轴承具有更高的工作刚度。     

基于多目标优化的圆锥动静压轴承特性分析

以高速圆锥动静压轴承为研究对象,在油膜静、动特性有限元计算基础上建立同时考虑单位承载力下功耗、平均温升和失稳转速的多目标优化模型。根据工况要求,按照重要程度对各优化目标设定不同的加权系数,采用复合形法对优化模型进行了求解。结果表明,当半锥角和封油边宽度明显减小、浅腔包角减小时,圆锥轴承各优化目标均有所改善,单位承载力下功耗和平均温升得到了有效降低,失稳转速则得到提升。研究表明,通过对单位承载力下功耗、平均温升和失稳转速等优化目标设定不同的加权系数,可实现更低温升、更高转速或者更低功耗等设计目标。     

小孔节流静压气体轴颈轴承的静态特性研究

通过对小孔节流静压气体轴颈轴承润滑方程的分析,利用泛函求极值法将二阶偏微分方程降为一阶,采用有限元方法,利用三角单元线性插值函数,简化压力分布方程式的计算,对轴承的参数进行了优化,得到了轴承上各点的压力分布和轴承的承载能力和支承刚度,并分析了轴承间隙和偏心率等因素对承载能力和刚度的影响。     

基于响应面法的立式加工中心动静态多目标优化

为了满足在保证加工中心初始动静态刚度的条件下达到整机轻量化的要求,提出基于质量和第一阶固有频率为目标函数的整机多目标优化设计方法.将有限元分析和模态试验相结合,测试和分析整机动态特性,确保有限元模型精度.通过中心复合设计的试验方法选取合适的结构有限元分析样本点,在ANSYS仿真软件中对样本点处的整机动静态特性进行计算和...     

小孔节流静压气体轴承承载力分析

以小孔节流静压气体轴承为研究对象,从节流孔内的流动出发,通过工程假设实现气体轴承的建模与分析,并借助MATLAB编程,采用有限差分法、牛顿迭代法实现对气膜流场二维设计计算,得到轴承的压力分布和承载力,并分析讨论对轴承承载力可能产生影响的因素,包括偏心率、轴承间隙、供气孔直径、环境温度、节流孔个数、供气压力。结果表明:不同参数对承载力影响不同,偏心率、轴承间隙及供气压力对承载力影响较大,增大偏心率、增大供气压力、减小轴承间隙、减小节流孔直径及增加节流孔个数,均会使轴承承载力变大;节流孔直径及每圈节流孔个数因为实际工程限制存在较佳值。     

气体静压小孔节流与多孔质节流性能的比较

本文给出了传统的小孔节流和多孔质节流轴承的理论分析，分析了外部供压气体轴承的进气形式对轴承性能的影响，对于不同类型的小孔节流和多孔质节流的轴承，本文给出了实验结果，并对轴承的性能参数即承载能力，刚度等进行了比较，作者分析了小孔节流和多孔节流止推轴承的承载能力和刚度，结果表明多孔质止推轴承同小孔节流轴承相比，具有高的承载能力。     

小孔节流静压气体轴承压降效应的数值分析

孔式节流静压气体轴承存在的压降效应会降低轴承承载性能。为探讨不同轴承结构参数对节流孔出口处压降效应的影响,以小孔节流静压气体轴承为研究对象,采用有限差分法、超松弛迭代法对轴承气膜流场进行计算,得到不同轴承结构参数下气膜压力分布。结果表明：节流孔直径和数量、偏心率、节流孔位置以及平均气膜厚度均对节流孔的压降效应产生重要影响;压降效应随节流孔直径和数量的增大而减小,随平均气膜厚度和偏心率的增大而增大,随空气温度升高而降低;节流孔越靠近轴承端面,压降效应越强;转速变化对节流孔压降基本不产生影响,表明压降效应主要与轴承的静态特性有关,与动态性能关系很小。     

基于响应面法的整车操纵稳定性多目标优化

针对某轿车操纵稳定性较差的问题,利用ADAMS/Car据实车参数建立整车多体动力学模型,并利用相同工况下模型仿真与实车试验结果进行对比验证,确定模型的精确性.在此基础上对多个参数进行操纵稳定性对比分析,经分析发现前轮定位参数和悬架弹簧刚度等参数对汽车的操纵稳定性影响较大,以此为设计变量,采用响应面法结合统一目标法对汽车的操纵稳定性进行多目标优化,以此来提高该轿车的操纵稳定性.结果 表明,该方法对汽车的操纵稳定性优化效果显著.     

小孔节流深浅腔动静压气体轴承承载特性分析

以小孔节流深浅腔动静压气体轴承为研究对象,采用Fluent软件对轴承的承载特性进行分析,研究偏心率、供气压力、主轴转速、气膜厚度、浅腔深度比等因素对轴承承载力和刚度的影响。结果表明:小孔节流深浅腔动静压气体轴承浅腔区的平均压力大于深腔区的平均压力,压力最大区域出现在浅腔末端靠近轴承端面处;随着供气压力的增加,承载力逐渐增大,但供气压力不应超过0.95 MPa;当主轴转速在3×10⁵ r/min以内时,承载力和刚度随着转速的增加呈线性增长规律,当主轴转速超过3×10⁵ r/min继续增加时,承载力和刚度的增长趋势明显放缓;承载力与刚度随着浅腔深度比的增加先增大后减小,当浅腔深度是气膜厚度的1～1.5倍时,承载力与刚度接近最大值。     

复合形法在气体静压轴承设计中的应用

在气体静压轴承的优化设计中，用复合形法求解约束的极值问题，是较为方便的方法之一。本文主要介绍用此法进行优化设计的思路、框图、程序运算实例和结果。     

一种气体静压球面轴承的参数优化方法

将遗传算法应用于设计气体静压球面轴承的主要参数，结合气浮式动平衡测量装置的要求，给出了算法实现的具体操作步骤和计算结果，开发了应用软件。实验结果表明提出的方法是可行且合理的。     

小孔节流静压气体轴颈轴承主轴系统的动态特性分析

通过对小孔节流静压气体轴颈轴承的雷诺方程与描述主轴系统的动力学数学模型联立直接进行数值求解,分析了轴承系统的动力学特性,研究了在不平衡质量作用下轴承主轴系统的响应。结果表明,由于精密离心机小孔节流静压气体轴承的支承刚度大,承载能力高,旋转主轴的运动是稳定的。但在一定条件下,旋转主轴有可能出现不稳定现象,这取决于主轴绕固联坐标系各轴之转动惯量间的关系、轴承支承刚度、主轴旋转速度和不平衡质量控制等因素。该方法用于精密离心机静压气体轴承主轴系统动力学的数值计算,提高了计算精度和可靠性。     

基于响应面法的减速器行星架多目标优化研究

针对某二级行星齿轮减速器的行星架存在的强度不足、质量过大等问题,对行星架的应力分布进行了分析,对行星架进行了多目标优化.首先,采用两种不同的方案对行星架进行了强度分析(其中,方案一采用了直接加载轴承力的方法,方案二采用了行星架装配体刚柔耦合模型),得出了二种不同的应力和应力分布结果;然后,通过对其实际工况进行分析,结果...     

真空环境下小孔节流式静压气体轴承流场特性与轴承性能分析

以真空环境下具有排气系统的圆盘形简单孔式节流静压气体轴承为研究对象,忽略过渡流,将流场分成黏性流和分子流区域,利用基本流动方程,推导出黏性流转变为分子流的临界半径,计算转变位置处的临界压力,纠正了前人在相关研究中部分计算式推导和分析结果错误。在此基础上,研究了临界半径和临界压力之间的相互制约关系,气流通道、气腔压力、气腔大小等对临界半径和临界压力的影响,润滑气体分子直径、质量和温度对特征压力影响和对气腔压力的约束,给出了提高轴承性能需着重考虑的因素,为真空下静压气体轴承的性能计算和设计参数优化提供了参考。     

基于响应面法的25钢数控车削工艺参数多目标优化

基于Box-Behnken Design(BBD)响应面法设计试验,选取切削速度、进给量和背吃刀量作为优化变量,以切削力、表面粗糙度和加工时间作为响应指标,通过Design-Expert软件分析研究各优化变量间的交互联系。结果表明,最优参数组合为切削速度110m/min,进给量0.13mm/r,背吃刀量0.5mm;对应的切削力为165.95N,表面粗糙度为0.918μm,加工时间为5.44s;研究结果对基于数控车削工艺技术的参数优化有一定的参考价值。