二维超音速扩散对称流动实验用锥形盘零件的设计与加工工艺研究

摘要

气体轴承具有高速、精密、低摩擦的三大优点,但承载能力低、制造成本高成为了制约其的应用的两大缺点。本文所设计的零件是研究二维超音速扩散对称流动特性所用的实验零件。理想气体二维无旋超音速扩散对称流动是一种新型的流动。锥形圆盘零件是可能实现这种流动的关键部件之一。在较大气膜间隙忽略粘性的情况下,高压气体在间隙圆盘止推气体轴承中的流动接近于二维无旋超音速扩散对称流动。研究此圆盘零件的设计及加工工艺,对于研究高压气体在变间隙流动特性有重要意义。研究这种高压气体的流动特性的是研究气体轴承中的重要部分,对于提高气体轴承的承载能力、降低制造成本有着重要的影响。
　　 本文首先依据机械零件材料的一般选用原则确定所用材料为38CrMoAlA,这是一种典型的渗氮钢,经热处理后硬度、耐磨度显著提高,满足零件对耐磨、精度高、尺寸稳定性好的使用要求。其次,设计了三种结构方案,经对比分析选出最优的一种结构。然后,对买回的原始坯料进行了金相检测,并放弃检测出有裂痕的其中一块坯料,对得出的金相图谱分析判断其金相组织,依据此制定后续热处理路线。最后,分析零件结构的工艺性,制定机械加工工艺流程。