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硕士学位论文
液体静压主轴系统承载特性分析及优化设计
学位申请人: 周浩兵
指导教师: 杨建玺教授
学科专业:机械制造及其自动化
学位类别: 工学
2013年5月
论文题目: 液体静压主轴系统承载特性分析及优化设计
专业: 机械制造及其自动化
研究生: 周浩兵
指导教师: 杨建玺
摘要
机床主轴进一步向高转速、高精度、高刚度方向发展,传统机床主轴已不能满足机械零件加工精度越来越高的要求,液体静压主轴得到广泛关注,特别是在高精度、高效率和自动化机床,液体静压主轴应用越来越广泛,目前,液体静压主轴一般凭经验设计,设计过程根据雷诺方程推导涉及大量假设简化,因此对静压主轴压力油膜从N-S方程出发进行理论计算分析其结构参数对承载特性的影响,进行优化设计变得非常重要。
介绍液体静压主轴系统的特点、工作原理,设计了一套薄膜反馈节流器液体静压主轴系统,对薄膜反馈节流器、主轴箱进行模块化、集成化设计,有利于静压轴承和薄膜反馈节流器的标准化。
液体液体静压主轴依靠高压油通过静压轴承平衡外载荷,根据计算流体力学,对压力油膜进行了理论上的分析,建立其数学模型,选用FLUENT求解器对其进行数值求解,分析薄膜反馈节流静压轴承不同结构参数对其承载性能的影响,以改进轴承的设计。
对薄膜反馈节流液体静压轴承进行优化设计,以轴承长度、半径间隙和薄膜反馈节流器初始间隙为变量,采用搜索算法,以刚度和功耗为目标,进行优化,并利用VC++,实现薄膜反馈节流液体静压轴承的软件化,节省轴承设计周期,提高了效率。
关键词:静压主轴,数值求解,油膜特性,优化设计
论文类型:应用基础研究
Subject: Analysis on the temperature distribution of the hybrid bearing in fluid-liquid interaction
Specialty: Machine Manufacture and Automation
Name: Zhou Haobing
Supervisor: Yang Jianxi
ABSTRACT
Machine tool spindle further to the development of high-speed, high-precision, high stiffness direction,traditional machine tool spindle can not meet the increasing demands of the mechanical parts machining accuracy,hydrostatic Spindle widely attention,especially in high-precision, high-efficiency and automation machine, hydrostatic spindle applications more widely. At present, hydrostatic spindle is designed by experience, The Reynolds equation derivation involves a large number of simplifying assumptions, According to the N-S equations,analysis of the impact of structural parameters on the characteristics of hydrostatic spindle is done.
In this paper, the principle and characteristics of the hydrostatic spindle system is introduced, hydrostatic spindle pensated by a membrane type is designed, the modular restrictor and hybrid journal bearing is finished.
The fluid lubrication theory is based on the Navier-Stokes equations, computational fluid dynamics(CFD) is used as the numerical methods
through the design of a hydrostatic spindle system, its characteristi