近场超声挤压悬浮技术及应用

第1章绪论

1.1非接触悬浮技术及其特点

1.2声悬浮技术简介

1.2.1驻波悬浮技术

1.2.2近场声悬浮技术

1.2.3近场声悬浮的理论模型

1.3近场声悬浮的典型应用

1.3.1挤压膜气体轴承

1.3.2近场声悬浮离合器

1.3.3近场超声悬浮马达

1.3.4近场超声传输系统

1.4结论

参考文献

第2章近场超声悬浮机理及实验

2.1圆盘型近场超声悬浮理论建模

2.1.1圆盘型近场超声悬浮物理模型

2.1.2基于流体润滑理论的模型建立

2.1.3激振板模态分析

2.1.4数值求解方法

2.2圆盘型近场超声悬浮测试系统搭建

2.2.1实验装置及测试系统的搭建

2.2.2实验过程和方法

2.2.3激振板模态的测试结果

2.3圆盘型近场超声悬浮性能分析

2.4结论

参考文献

……

第3章一维近场超声传输平台机理及实验

第4章考虑表面织构的近场超声悬浮特性

第5章自驱动非接触式悬浮平台性能分析

第6章圆瓦挤压膜气体轴承特性分析

第7章可倾瓦挤压膜气体轴承悬浮承载特性分析

第8章可倾瓦挤压膜气体轴承转动特性分析

附录主要参数说明

第1章绪论

声悬浮技术是一种新型的非接触悬浮技术，但声场的非线性特性阻碍了人们对其悬浮机理的理解。非线性声场中的各种物理效应和悬浮承载机理仍是当前研究的前沿课颗。声悬浮技术的独特优点使其在自然科学和工程领域中得到了一定程度的应用。本章将首先对非接触悬浮技术及其特点进行介绍，然后对声悬浮技术的分类、工作原理及其求解方法展开介绍，最后介绍近场声悬浮技术在工程领域的几种典型应用。

1.1非接触悬浮技术及其特点

科学技术与现代化产业的快速发展对精密仪器及加工设备的性能提出了更高的要求。传统接触式支承及传输会产生一定程度的摩擦、磨损和样品污染，限制了仪器设备性能的提升。非接触式悬浮技术是指通过各种非接触形式的力使物体悬浮的方法，目前在工程实际中得到应用的非接触式悬浮技术主要包括磁悬浮、静电悬浮、光悬浮、气动悬浮和声悬浮。

磁悬浮可以分为永磁悬浮、电磁悬浮和超导悬浮[24，其悬浮力来自磁性材料间的吸引或排斥作用。永磁悬浮主要利用同极磁性间产生的斥力来实现悬浮，其斥力可以达到1kg/cm2，采用永磁悬浮的系统需要科学布置磁铁位置，以克服其横向不稳定性。电磁悬浮通过高频变化的磁场强度使金属表面产生涡流，进而实现对金属的悬浮，它是目前应用最为广泛的磁悬浮技术。电磁悬浮要求被悬浮物体具有较好的导电性，且不能应用于高温环境。超导悬浮利用超导线圈产生的强大磁场实现对物体的悬浮，其在悬浮列车上应用时，需要达到很高速度才能实现稳定悬浮。

静电悬浮中克服重力使样品悬浮的力来自电场中受到的库仑力。静电悬浮能够实现对导电材料、绝缘材料及不带电颗粒的悬浮。但是，静电悬浮需要闭环控制系统才能实现稳定悬浮。此外，静电悬浮在高温环境下，静电荷会随着时间而消失，悬浮不能保持，故其仅适用于较低的温度环境。

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本书汇集了作者及其团队在该领域近十年的研究成果，系统分析整理了近场超声挤压悬浮理论、性能测试技术、悬浮和传输平台的设计、高性能轴承设计，以达到交流研究经验、推动近场超声挤压悬浮技术应用的目的。全书共8章。第1-3章介绍近场超声挤压悬浮技术的理论建模，并通过实验测试对比来揭示悬浮机理；第4章介绍基于表面织构的近场超声挤压悬浮力和传输力增强技术；第5章介绍超紧凑型自驱动非接触式近场超声挤压悬浮平台的结构设计和性能分析；第6-8章介绍近场超声挤压悬浮轴承的结构设计、理论分析与测试、性能优化。