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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李俊賢
研究生(外文):Chun-Hsien Li
論文名稱:氣體靜壓主軸系統動態特性分析與實驗研究
論文名稱(外文):Rotor Dynamic Analysis and Experimental Study of the Aerostatic Spindle
指導教授:陳明飛陳明飛引用關係
指導教授(外文):Ming-Fei Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:機電工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:氣體靜壓主軸動壓效應臨界轉速
外文關鍵詞:Aerostatic spindleAerodynamic effectCritical speed
相關次數:
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高速氣浮主軸系統已廣泛運用在精密機械上,例如晶圓切割機、PCB鑽孔機等。由於主軸的性能對於製程的品質影響至鉅,故本文著重在主軸的動態分析與實驗研究。

首先,氣體靜壓軸承是利用有限差分法進行性能分析求得承載力與剛性,並考慮動壓效應對軸承性能的影響。

將軸承剛性代入主軸—軸承系統,利用有限元素法分析其動態特性,最後繪出坎貝爾圖(Campbell map)、臨界轉速的振型及臨界轉速與軸承剛性的關係圖並與實驗比對。
The high-speed air spindle system has been used widely in various kinds of the precision machines including the wafer saw cutting machines, printed circuit board drilling etc. The performance of the shaft will influence the quality of the manufacturing greatly. So this thesis discuss dynamic behavior analysis and experiment results for the air-spindle system.

First, we used the Finite Difference Method to analyze the performances which include load capacity, stiffness, and realize the aerodynamic effect for the air-bearing.

Then, we used the Finite Element Method to analyze the dynamic characteristics of the rotor-bearing system. Finally the Campbell diagram, mode shape and the critical speed versus bearing stiffness diagrams in comparison with the experiment results will be reified in this paper.
摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
符號說明 XI

第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 4
1.3 文獻回顧 4
1.4 研究方法 8
1.5 論文綱要 9

第二章 小孔節流氣體靜壓軸承靜態特性研究 11
2.1 前言 11
2.2 氣體靜壓軸承工作原理 11
2.3 考慮節流孔的雷諾方程 13
2.4 有限差分法計算氣體靜壓軸承性能 14
2.4.1 有限差分分析求解雷諾方程式 14
2.4.2 圓柱形徑向軸承有限差分分析 17
2.5 計算結果與實驗分析 21
2.5.1 氣體靜壓徑向軸承計算結果 21
2.5.2 氣體靜壓徑向軸承實驗與分析 29
2.5.2.1 實驗架構及原理 30
2.5.2.2 實驗結果與分析 32
2.5.3 動靜壓混合徑向軸承計算結果 37
2.5.4 小結 41

第三章 氣體靜壓軸承動力學特性參數 42
3.1 前言 42
3.2 氣膜剛度係數求法 42
3.3 小結 47

第四章 氣體靜壓主軸-軸承系統有限元素模型 48
4.1 前言 48
4.2 轉子-軸承系統動力學模型 48
4.2.1 基本假設 49
4.2.2 剛性圓盤之運動方程式 50
4.2.3 軸段之運動方程式 50
4.2.4 軸承之運動方程式 52
4.2.5 主軸-軸承系統運動方程式 53
4.2.6 系統矩陣程式 54
4.3 主軸-軸承系統動力方程求解 55
4.3.1 主軸系統自然頻率之計算 55
4.3.2 主軸系統臨界轉速之計算 56
4.4 小結 57

第五章 氣體靜壓主軸-軸承系統動態性能測試與分析 58
5.1 前言 58
5.2 靜態有限元素分析與模態測試 58
5.2.1 主軸模態測試 58
5.2.2 主軸-軸承系統動態模擬分析 65
5.2.3 臨界轉速與軸承剛性之探討 69
5.3 主軸-軸承系統階次追蹤動態實驗 70
5.4 實驗結果與數值分析比較 76
5.5 小結 77

第六章 結論與展望 78
6.1 結論 78
6.2 展望 79
參考文獻 80
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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