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随着科技高速发展,气体静压轴承因为其摩擦功耗低、温升小和寿命长等优点,在超精密加工领域被广泛应用。但同时气体静压轴承也因其承载力小,刚度低和稳定性差都限制了气体轴承的应用,为了提高承载力和刚度,通常提高供气压力或在轴承上增设均压槽,但这样又容易出现气锤自激现象,表现为剧烈震动并伴有啸叫,因此探究气锤自激的基理,提高气体轴承的承载力,刚度等已经成为静压气体轴承技术研究的热点和难点。本文结合圆盘止推气体静压轴承,利用振动数值模拟和振动实验,研究气体静压轴承气锤自激现象的产生机理和影响因素,从而为气体轴承的设计和应用提供理论指导。本文首先利用解析法研究气锤自激问题,运用气体润滑理论,建立气体轴承-气膜力的数学模型,以D.D.fuller气体轴承稳定判据为理论基础,对圆盘止推静压轴承进行解析推导,得出气体静压轴承气锤自激稳定判定方程,并利用MATLAB进行仿真,分析止推轴承各结构参数对气锤自激的影响规律。 然后本文运用数值法,在放弃解析法的各种假设条件的情况下,直接通过求解系统状态方程模拟气锤自激现象,其具体求解过程:构建气体静压止推轴承气锤振动的数学模型,采用有限元法并通过MATLAB计算求解雷诺方程,得出气膜厚度随时间的变化关系,来判断轴承气锤自激的发生情况,并与解析法对比进一步分析气锤自激振动现象的诱因。 最后本文通过自行设计构建实验平台,来验证气锤自激振动产生与节流孔个数、均压槽深度,供气压力等因素的关系,验证关于圆盘止推气体静压轴承气锤自激的理论推导,为气锤自激的研究提供指导。 本文通过解析求解、数值求解和振动实验的方法,阐述了圆盘止推气体静压轴承气锤振动现象的发生过程,探究气锤振动的产生原因,并进一步研究了圆盘止推气体静压轴承的结构参数对气锤振动现象的影响规律,为优化圆盘止推气体静压轴承的结构设计与制造提供理论依据。