1、液體懸浮軸承（包括靜壓和動靜壓混合軸承）作為一種重要的滑動支承方式，已經(jīng)在技術(shù)上取得了長足的進步，并且在工程上得到了廣泛的應(yīng)用。然而，長期以來人們對于液體懸浮支承系統(tǒng)支承性能及其影響因素的研究并不充分，導致液體懸浮支承的基礎(chǔ)研究始終落后于其技術(shù)的發(fā)展。在傳統(tǒng)的靜壓和動靜壓混合軸承設(shè)計中，往往將支承運動副獨立于整個裝備系統(tǒng)，給予理想化的假設(shè)條件（如：軸承和主軸具有理想的幾何尺寸，膜厚間隙內(nèi)流體介質(zhì)的流態(tài)為等溫、層流、膜厚方向同態(tài)等）進行支

2、承系統(tǒng)幾何和工藝參數(shù)的計算。在液體懸浮軸承的動力學性能的研究上，也是基于相同假設(shè)將支承油膜簡化為彈簧-質(zhì)量-阻尼構(gòu)成的線性系統(tǒng)。其實質(zhì)是將液體懸浮支承的工作過程視為時不變過程，而忽略了潤滑介質(zhì)在流動過程中產(chǎn)生的工作溫升、軸承與主軸的熱變形和彈性變形、以及由此引起的油膜間隙變化等因素，從而導致液體懸浮支承的真實工作性能與期望的設(shè)計性能有很大偏差。
　　近年來，為適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的要求，懸浮軸承技術(shù)逐漸由靜壓軸承向動靜壓混合軸承的方向發(fā)展，

3、即綜合運用動壓軸承和靜壓軸承的優(yōu)點，取長補短。基于以上原因，本文以動靜壓混合軸承為對象，以有限元方法為主要研究手段，結(jié)合實驗研究，對動靜壓軸承的設(shè)計參數(shù)對支承性能的影響、動靜壓軸承的非線性穩(wěn)定性及其運行過程中產(chǎn)生的熱-彈性效應(yīng)對支承性能的影響等三個方面進行了系統(tǒng)的研究，旨在為液體懸浮軸承提供系統(tǒng)的設(shè)計方法和應(yīng)用指導。論文的主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）針對以往靜壓及動靜壓軸承的性能計算多依賴經(jīng)驗公式，并且所研究的內(nèi)容局限在承載力、

4、靜態(tài)剛度等宏觀力學性能的問題，給出了雷諾方程的有限元數(shù)值解法。并在此基礎(chǔ)上提出了基于微分變換的求解油膜剛度、阻尼和軸心平衡位置的計算方法。系統(tǒng)地研究了動靜壓軸承的設(shè)計參數(shù)對油膜承載能力的影響規(guī)律，并重點關(guān)注了軸心平衡位置、局部最大壓力、瞬態(tài)剛度和阻尼、線性臨界轉(zhuǎn)速等以往研究中較少涉及的問題。
　　（2）對動靜壓軸承油膜的非線性穩(wěn)定性進行了研究，揭示了液體懸浮軸承穩(wěn)定性的一些新特性。處于穩(wěn)態(tài)運行的主軸受到外界擾動時，軸心位置會發(fā)生偏

5、移，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。以往的研究中對靜壓和動靜壓軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性關(guān)注較少，或者多采用線性動力學方程和簡化模型來解析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，得到的結(jié)果具有一定的誤差。本文在數(shù)值計算求解油膜壓力分布的基礎(chǔ)上，對比了動靜壓軸承線性和非線性穩(wěn)定性的差異，說明了進行非線性分析的必要性。通過求解動靜壓軸承系統(tǒng)的非線性動力學方程得到了主軸的非線性軸心軌跡，根據(jù)軸心軌跡的狀態(tài)來判斷主軸的穩(wěn)定性，得到了在接近臨界轉(zhuǎn)速時軸心位置的非線性穩(wěn)定性邊界。
　　

6、（3）針對高速、高壓、長時間運轉(zhuǎn)等極端工況條件下軸承內(nèi)部會產(chǎn)生明顯的溫升和彈性變形等問題，基于商用有限元求解器搭建了動靜壓軸承潤滑油膜的流-固-熱耦合模型。充分考慮了運行過程中油膜剪切作用造成的不均勻溫升，以及由此導致的潤滑油粘度不均勻、主軸和軸承的熱變形等問題。此外還考慮了油膜壓力對軸承造成的彈性變形對支承性能的影響。對絕熱剛性模型、絕熱彈性模型、熱彈性模型等三種不同模型進行了計算，對比分析了熱效應(yīng)、彈性變形以及熱-彈性綜合效應(yīng)對系統(tǒng)

7、支承性能的影響。重點分析了系統(tǒng)工況參數(shù)對軸承溫升的影響規(guī)律。研究結(jié)果對軸承性能的準確計算和預測具有一定的指導意義。
　　（4）為驗證前文理論分析的正確性，設(shè)計了動靜壓混合軸承試驗臺。采用多種傳感器采集了軸承工作過程中的油膜壓力分布、油膜溫度分布、主軸軸心位置、軸承的供油流量、主軸承受的載荷等多種數(shù)據(jù)。分別設(shè)計了不考慮熱效應(yīng)的瞬態(tài)實驗和考慮熱效應(yīng)的熱平衡實驗。實驗結(jié)果與數(shù)值計算結(jié)果總體相符，進一步驗證了數(shù)值計算的正確性，也為前文給出