扇形沟槽表面节流静压气体轴承的性能分析

关于气体轴承承载能力优化问题.为增大静压气体轴承的承载能力,提高轴承的刚度,设计了一种扇形沟槽表面节流式静压气体轴承,并运用计算流体力学软件Fluent计算轴承的性能,分析几何参数对轴承性能的影响.结果表明,在一定气膜厚度下,增大节流面积可显著提高承载能力,增大节流槽长度可以增加轴承刚度,而在气膜厚度较小时,均压槽可以同时提高承载能力和刚度.当轴承直径相同时,所设计的静压气体轴承较小孔节流式具有更高的承载能力和更大刚度.     

静压止推气体轴承性能仿真

运用计算流体力学软件FLUENT仿真静压止推气体轴承性能,分析轴承的几何参数对系统性能的影响。采用不同几何参数的静压止推气体轴承的气膜建模并划分网格;运用FLUENT软件对轴承的气膜流场进行数值仿真,计算轴承在不同几何参数下的承载能力和气体流量。仿真结果表明静压止推气体轴承的节流孔直径和气膜厚度越小,气腔直径越大,轴承的承载能力和气膜刚度越好,同时气腔深度对轴承性能影响较小。FLUENT软件可以有效的应用于静压止推气体轴承的性能分析,而优化了静压止推气体轴承的设计,达到优化效果。     

基于AVR的静压气体轴承性能检测装置控制系统设计

为了实现对静压气体轴承气膜厚度,压力分布和承载能力的自动检测,设计了一种基于单片机的检测装置和控制系统;该系统采用ATmega16L单片机作为平台运动控制和数据处理的核心,结合软件控制步进电机的转向和转速,实现了极坐标定位,并采集承载力,气膜压力和气膜厚度等数据,通过LCD显示和键盘输入,较好地实现了人机交互;同时,装置可以通过RS232与上位机通讯,实现上位机的直接控制;把该系统对气体轴承性能参数的测量结果与仿真结果进行对比,结果表明该装置和系统是正确可行的.     

带有均压槽的气体静压推力轴承设计

针对空间机器人地面微重力模拟实验中存在侧向干扰力/力矩,工作台面不平整等特殊情况,设计了具有周向和径向均压槽的高承载力、高刚度圆盘气体静压推力轴承,并采用变形雷诺方程对轴承的承载特性进行了建模和数值分析.为了验证理论计算结果的正确性,使用Fluent对轴承的承载力特性进行仿真分析,并且分析了高压气体产生的冲击力对承载性能的影响.最后,在标准测试平台上对该轴承的承载力特性进行了实验,并与不带有均压槽的轴承进行对比分析,证明了结构设计和理论分析的正确性.     

船用橡胶轴承刚度分析

为进行轴系与船体的耦合结构动力学分析,将船用橡胶轴承与轴颈的相互作用简化为以集中质量和刚度形式表述的动力学缩聚模型,并通过接触非线性有限元分析提取轴承结构的等效质量和等效刚度,准确描述含有超弹性橡胶材料的轴承结构在承受一定轴承压力下的力学行为.计算橡胶轴承结构等效质量、等效径向刚度、等效扭转刚度以及等效转动刚度等,并讨论橡胶压缩性对轴承刚度的影响.结果表明:随着橡胶可压缩性的增强,轴承的等效径向刚度增强,扭转刚度减弱.     

典型关键层结构下覆岩采动应力分布规律研究

针对目前对煤层支承压力的研究大多基于工作面上覆岩层结构均化处理展开,未充分考虑其内在结构影响的问题,基于岩层控制关键层理论,通过改变关键层位置、厚度等,对典型关键层结构下覆岩采动应力分布规律进行了数值模拟研究。研究结果表明:随着关键层与煤层间距增大,工作面超前支承压力峰值逐渐减小,关键层下方软岩层超前支承压力峰值先减小后趋于稳定,关键层上方软岩层超前支承压力峰值先增大后趋于稳定,应力集中区域范围减小;随着关键层厚度增大,工作面超前支承压力峰值先增大后趋于稳定,上覆岩层超前支承压力峰值逐渐增大,应力集中区域范围增大。     

计算机正交软件在静压支承性能设计中的应用

计算机正交软件在许多领域有着非常广泛的应用,正交试验方法是针对数据录入的信息进行有效测试的一种方法。在静压支承性能设计中,油膜刚度是静压支承的重要性能指标,直接决定着静压支承抵抗载荷变动的能力。影响油膜刚度的因素主要有：供油压力、油的粘度、节流孔的直径、初始间隙和静压支承的结构等,为了弄清楚各个因素的影响程度,并选出最优的各因素组合,利用计算机正交试验软件,从全部试验数据中选出部分具有代表性的数据进行试验,根据这些数据的试验分析出各个因素对试验结果的影响,而不需要将所有的可能情况都列出来,节省了大量的时间和成本。     

基于力平衡原理的非接触式眼压计研制

提出一种基于力平衡原理和空气静压技术相结合的非接触式眼压计设计方法.介绍了非接触式眼压计的总体结构、眼压测量模块和外框式气浮垫的设计.其中,眼压测量模块主要包括喷嘴、角膜对准系统及角膜压平光电检测系统,外框式气浮垫采用小孔节流式静压止推气体轴承结构,用于悬浮无摩擦的承载眼压测量模块.对外框式气浮垫的压力分布进行了计算和仿真,对角膜压平光电检测系统和非接触式眼压计的性能进行了测试.实验结果显示:在喷嘴到眼角膜距离为额定距离L的情况下,喷嘴喷出的气体可压平眼角膜,此时光电接收管接收到的光电信号最大,与进口仪器相比眼压测量平均值的绝对误差为1.3 mmHg,研制的非接触式眼压计可实现对眼压的非接触测量.     

弹性箔片轴承-盘式永磁电机转子系统轴向冲击响应

轴向磁通永磁(Axial Flux Permanent Magnet,AFPM)电机在给转子输出周向电磁转矩的同时,还作为一种“磁轴承”,与弹性箔片轴承(Gas Foil Bearings,GFBs)并联工作.当GFBs支承的单定子单转子AFPM电机转速发生突变时(如加、减速),叶轮或者透平会产生一个瞬时轴向力.为揭示此轴向冲击对转子系统振动的影响机理,针对采用2个径向GFBs和1个轴向GFB支承的单定子单转子AFPM电机,建立了系统的刚性转子动力学方程,计入了永磁体的轴向吸力、径向回复力以及轴向GFB的推力对转子振动的影响.计算显示：轴向冲击对横向振动的影响非常小,箔片结构刚度的非线性效应会对转子振荡幅值和时间均产生影响,永磁体的负刚度绝对值越大,轴向振幅越大.在设计时,要注意永磁轴承刚度、箔片结构刚度和结构阻尼的合理匹配,以保证转子在轴向冲击下的轴向振荡时间和振幅均不超过允许值.     

一种高精度位置速率转台——DQT-2型单轴气浮转台

一、引言(一)概况DQT-2单轴气浮转台是一种多功能,高精度位置——速率转台。该转台采用立式结构,用静压空气轴承支承,承载能力中等,转台配有两套300/720型圆感应同步器与一台直流力矩电机,还备有可装拆的滑环及检测感应同步器的夹具。该转台控制系统具有位置和速率两种控制功能。位置控制可以按照任意指令完成位置控制,其位置指令分辨率为     

基于ZnO传感器的高流速气体压力测试

针对机械系统中气体轴承间气膜压力的分布检测,提出并研发了一种基于ZnO传感器的检测方法。ZnO纳米颗粒敏感材料采用化学沉淀法制备;用X射线衍射和扫描电镜对其进行了表征。利用ZnO传感器的响应电压与动态气体压力的关系,成功测试出高压动态气体的压力。分析了氧气吸附、压电效应和热传导对响应电压的影响,拟合出对应的气体压力-响应电压关系曲线,本研究为高流速气体压力的测试提供了一种新途径。     

MEMS圆盘谐振器形变对电气刚度影响分析

电气刚度是影响MEMS谐振器谐振频率精度的因素之一。但是对于谐振器受到应力时,产生的形变量对电气刚度的影响的理论研究报道甚少。鉴于此,本文对电容式盘结构谐振器受径向静电力和纵向惯性力下的形变量以及电气刚度的改变量进行了系统的理论分析。研究结果表明,当圆盘与电极间隙为50 nm,且电压达到50 V时,圆盘由于静电力产生的径向形变量可达间隙的2.05%,电气刚度改变6.15%。当圆盘半径为100μm,且受到10 000 gn的纵向惯性力时,其最大形变量可以达到圆盘厚度的2.4%,电气刚度改变2.4%。本文分析结果对其他盘结构谐振器的分析亦有重要借鉴意义。     

横向撞击下弹性支承轴向受力梁的动力响应

研究了具有弹性支承轴向受力梁在横向撞击下的动力响应.基于Timoshenko梁理论,综合考虑了梁端支承的抗推刚度、抗转刚度和撞击点处的平衡条件,导出了撞击体系的动力学微分方程,采用积分变换方法求解,得到时域内的各种动力响应.通过对不同支承条件下撞击力、横向位移、弯矩的对比分析,说明了弹性支承对结构动力响应的影响.最后分析了弹性支承下轴压力对结构的影响情况,得出了一些有益的结论.     

径向磁悬浮电主轴系统设计研究

本文主要从工业实际应用的角度出发,提供了一种从径向磁悬浮电主轴的结构设计开始到控制系统的整个系统的完整新颖的设计方法,其中在结构设计中提出了两个对结构起决定意义的参数——X（每极的圆周宽度／（每极的圆周宽度＋每槽的圆周宽度））和Y（槽的径向厚度／每个槽的圆周宽度）,并对它们的科学取值进行了深入的探讨,还给出了由机械特性——刚度和阻尼出发迅速设计出PID控制器的计算公式,最后进行了功率损耗分析和发热量校验．本文在上述理论分析的基础上,设计了样机,安装在机床厂磨床上进行实地磨削实验,性能稳定、良好,其精度达到1μm．     

微小型静电泵的设计(1)

介绍了微小型静电泵工作原理,分析了上腔充压的静电泵阀腔的形状与结构、所加激励电压、可动薄膜面积与厚度对泵的压力、流量、受力和变形的影响,提出了一套完整的数据图标和表格,例如激励敏感膜片的绕度及相应鼓起的体积、膜上所承担压力及其所受的径向应力与泵的半径和膜厚的关系图、表,以便选用.     

斜拉桥中拉索对桥面动力特性的影响

将斜拉桥的拉索和桥面抽象为带弹性支承的压弯弹性梁模型,并根据轴向受力梁的弯曲振动方程和哈密尔顿原理,建立了考虑拉索索力影响的单梁多索索梁结构-梁的动力学控制方程,应用传递矩阵法进行求解,并编制了求解程序.通过算例对影响桥面动力学特性的索的刚度、张拉力和桥面裂纹等因素进行了数值分析.分析结果表明,在斜拉桥的施工阶段,随着梁的长度的改变,梁的刚度讯速下降,由于索对梁的支承作用使结构的刚度有一定的提高,而索的拉力对桥面作用的压力越来越大,轴向压力使结构的刚度降低越来越明显,另一方面轴向压力对桥面裂纹引起的刚度降低有一定的抑制作用.由此,在桥梁的建设中应重视索力对桥面动力特性的影响.     

后视镜表面压力特性的数值分析

为降低由后视镜引起的汽车气动噪声,选取普通后视镜外形作为基础模型,选取后视镜的前脸厚度、后脸深度以及迎风角度作为3个可能影响后视镜表面压力的参数,以大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)方法为手段,用FLUENT对非结构网格进行数值求解,分析汽车后视镜表面压力特性. 计算选取的雷诺数为520 000(以后视镜直径为特征长度),对应的马赫数为0.11. 实验测试表明,后视镜表面测点平均压力因数的数值计算结果与实验结果一致;后视镜前脸厚度、后脸深度以及迎风角度均对后视镜表面压力有显著影响;LES方法可以应用于后视镜表面压力特性的分析.     

静电驱动振模微泵的理论分析

利用最小能量法和均匀压力载荷下的圆薄膜大变形半解析解相结合的方法,改进了静电驱动柔性振膜微泵的理论分析模型.计算结果表明:考虑圆薄膜的周向应变,利用均匀压力载荷下的圆薄膜大变形半解析解来预测振膜的形状,对微泵的性能有显著的影响,证明了圆薄膜大变形时的周向应变是不可忽略的.同时讨论了介电层厚度、腔体形状和双腔结构对微泵压缩性能的影响.结果表明:采用双腔结构,减小介电层厚度、减小腔体深度、缩小腔体半径,对静电驱动柔性振膜型微泵性能的提高具有积极意义.     

大型离岸深水导管架码头结构选型

为适应港口大型化深水化的发展,实现适用于-20- -30m水深海域的导管架式集装箱码头结构的位移和极限承载力计算分析和选型研究,通过分析结构内力和变形特征,对结构进行层间高度、去掉横撑、增加斜撑横截面厚度（外径或内径不变）和面积（厚度不变且增大半径）等一系列调整,比较分析不同调整方案对结构总体刚度及其极限承载力的影响．结果表明,从上往下增大导管架层间高度有利于提高结构总体刚度;去掉横撑对结构的总体刚度影响不大;在耗钢量相等的情况下,增大截面面积的方案对总体刚度的提高最大,但对极限承载力的提高不及增大截面厚度的方案,建议采用9腿柱导管架、X型斜撑、层高从上往下逐渐增大的结构单元,并采用增加截面厚度、外径不变的方法代替横撑,在耗钢量相等的情况下可提高结构总体刚度和极限承载力．     

基于DOE和CAE技术的梯形悬置静刚度分析和优化

针对悬置系统设计过程中需要反复调整结构以满足刚度性能要求的问题,采用DOE和CAE技术对梯形橡胶悬置静刚度进行数值模拟试验,研究主簧的宽度、长度、厚度和角度等结构参数对悬置静刚度的影响,并根据试验结果进行因子分析,获得各结构参数对悬置静刚度的影响规律和相应的回归方程。运用回归方程针对实物样件目标刚度进行优化分析,能够快速获得各结构参数值,表明该方法便捷、有效,可为梯形橡胶悬置的设计制造提供参考。