前言

PREFACE

气浮轴承由于无摩擦、无污染等特性，广泛应用于精密、超精密制造行业。随着超精密制造业迅猛发展，对平面静压气浮轴承的动态精度和动态稳定性提出了更高的要求，其动态性能分析与提升具有十分重要的意义。

平面静压气浮轴承在受到垂直方向的微小冲击后，易产生微小振动甚至不稳定。为此，利用线性摄动法，建立微扰模型，获得了垂直微冲击后膜内压强和膜厚时变过程。分析表明，轴承的振动频率、阻尼系数与垂直微冲击的强弱无关，主要与膜厚和供气压强有关。

在工程应用中，平面静压气浮轴承会遭遇周期性振动源的干扰，为此，分析了一定带宽范围内的动态刚度和阻尼系数，以及十字均压槽对其影响。基于压强扰动分别由气膜厚度扰动及其变化率引起的假设，建立了动态模型，研究了不同频率扰动作用下的动态响应，以及十字均压槽对静态和动态性能的影响。数值仿真分析表明，在特定膜厚范围内，十字均压槽不仅能提高静动态刚度，而且能改进其稳定性。

在实际工程中，在超精密气浮台需做高速高加速往复运动工程中，由于不完全满足阿贝原理，气浮台发生倾斜振动。为此，结合摄动法和非线性仿真法，建立了强弱混合扰动模型，模拟了往复运动中的倾斜振动过程，阐述了倾斜振动发生的机理。分析结果表明，无论是否满足阿贝原理，轴承在往复运动时，都会发生偏转振动，偏转振动的幅值与加速度和速度有关。

对于高真空气浮轴承，其关键性能之一是密封性能。为此，针对圆形静压真空气浮轴承的密封问题，根据微元环的假设，建立了一维模型，分析了各个尺寸及真空泵的参数对轴承极限真空度的影响。分析结果表明，如果期望真空腔室达到一定真空度，那么轴承的承载力可能为零。因此在真空气浮轴承设计中，需同时考虑泵和轴承尺寸。

最后，针对真空气浮轴承承载区域二维问题，在质量守恒的条件下，建立了适用于黏性流、分子流和过渡流的分析模型。搭建了真空实验平台，进行了平面真空气浮轴承的流量测试，验证了二维分析模型的正确性。利用二维分析理论，分析了在承载力不变时气膜厚度、轴承刚度与供气压强的关系，结果表明，气膜厚度随供气压强增大而增大，轴承刚度随供气压强先增后减。

由于作者水平有限，书中有不妥之处，恳请各位专家和读者批评指正。

作者

2018年5月