氣體擠壓膜懸浮平臺(tái)的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、氣體擠壓膜潤(rùn)滑是一種新型的潤(rùn)滑方式，它通過(guò)壓電陶瓷或者其他方式使得兩表面發(fā)生法線方向的高頻振動(dòng)，使其中的氣體受到不斷的擠壓從而產(chǎn)生較大的氣膜壓力。相對(duì)于其他潤(rùn)滑方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、有自適應(yīng)能力等優(yōu)點(diǎn)，但由于氣體擠壓膜的承載能力相對(duì)較小，因而多應(yīng)用于輕載、精密儀器以及微電子系統(tǒng)行業(yè)等。氣體擠壓膜潤(rùn)滑有著廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)氣體擠壓膜的研究具有重要的意義。隨著微細(xì)加工和微型機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，氣體潤(rùn)滑中的氣膜厚度越來(lái)越小，甚至達(dá)到納米級(jí)別，在這種

2、情況下，必須考慮表面粗糙度以及氣體稀薄效應(yīng)對(duì)于氣體擠壓膜的影響。
　　本課題首先建立了氣體擠壓膜潤(rùn)滑的基本理論模型，并通過(guò)數(shù)值方法對(duì)氣體擠壓膜雷諾方程進(jìn)行了求解，得到了氣體擠壓膜的承載能力，并分析了激振振幅、氣膜厚度、激振頻率等因素對(duì)于氣體擠壓膜承載能力的影響。隨后針對(duì)粗糙表面，根據(jù)平均膜厚模型和平均流量模型對(duì)氣體擠壓膜雷諾方程進(jìn)行了修正，討論了不同的表面粗糙度對(duì)于氣體擠壓膜承載能力的影響。對(duì)于極薄的氣膜，通過(guò)壁面速度滑移條件，分

3、析得到了氣體稀薄效應(yīng)影響下氣膜壓力的變化情況。最后研究了表面粗糙度和氣體稀薄效應(yīng)的綜合影響。
　　實(shí)驗(yàn)部分，在理論分析的基礎(chǔ)上，對(duì)氣體擠壓膜的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)和氣膜承載力測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)裝置的選擇和調(diào)試以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取與處理等。
　　理論和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，超聲振動(dòng)可以形成具有一定承載能力的氣體擠壓膜，其承載能力由多因素決定，其中比較重要的是激振的振幅和氣膜的厚度。此外通過(guò)選取合適的加工方法，在氣體擠壓膜上