题目：三自由度球面气浮轴承结构设计与气膜动静压特性研究

气体轴承支承技术是随着高科技的出现而发展起来的一种先进实用技术。气体轴承与其它轴承相比，具有几乎接近零摩擦、无磨损、无污染、回转精度高、能在高温和低温工况下稳定工作等特点，已在机床行业、航空航天、高速精密机械行业等领域获得广泛应用。然而，传统的气体轴承在承载能力、动静压特性及运动灵活性等方面，受传统设计方法的制约，远未达到总体最佳的效果；此外，对于先进的适应性更广的三自由度气体悬浮球轴承，由于其动静压耦合作用的非线性，使其在设计方法的研究和工作特性的研究等方面理论并不完善。本文先对球面坐标系下的Reynolds方程进行了推导，并以此为作为结构理论依据进行了三自由动静压球面气浮轴承的结构设计。在验证有限体积法的可行性的基础上，利用商用计算流体力学软件Fluent对气膜内流场进行了仿真，分析了供气压力、轴承转速以及结构参数对于轴承承载特性的影响。对气膜部分进行结构动力学简化，提出了分析假设条件。建立了气膜的动力学模型，分析了气浮轴承在小扰动条件下的响应，得到了质心在空间的运动轨迹。在对轴承进行静态特性及动态特性分析后，根据分析结果，选取了结构优化参数，并进行了结构优化。经过结构优化后，轴承承载能力提高了5.29%。