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系統識別號 U0026-0812200915081971
論文名稱(中文) 氣靜壓平面軸承之參數最佳化設計分析
論文名稱(英文) A Study on Optimization Design of Aerostatic Pad Bearing Parameters
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 機械工程學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Mechanical Engineering
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生(中文) 林雨夔
研究生(英文) Yu-Kuei Lin
學號 n1695467
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 163頁
口試委員 指導教授-施明璋
口試委員-江茂雄
口試委員-陳家豪
口試委員-陳志鏗
中文關鍵字 氣靜壓平面軸承  田口  混合式田口基因法  最佳化設計  灰關聯分析  基因遺傳演算法 
英文關鍵字 aerostatic bearing  optimal design  genetic  taguchi  HTGA 
學科別分類
中文摘要 本文運用空氣軸承氣浮原理與有限差分法建構了圓形及方形氣靜壓平面軸承的數學模型,並透過分析氣靜壓平面軸承的壓力分佈,了解平面軸承設計參數經由平面軸承的壓力分佈到平面軸承能力值的關係,並以多種最佳化設計方法對氣靜壓平面軸承的設計參數進行最佳化分析,包括田口品質分析、基因遺傳演算法及灰關聯分析,並比較各最佳化方法及混合式最佳化方法的結果,最後以結合混合式田口基因演算法(HTGA)與灰關聯分析的最佳化方法,簡稱灰關聯式田口基因法(HTGA/Gray),找出具有高承載力、高剛性及高均勻壓力分佈的氣靜壓平面軸承。並針對實際應用可行的需求考量,改善並修正模擬的結果。
最後對本文所使用的灰關聯式田口基因法未來可改進的地方及氣靜壓平面軸承未來可應用的場合提出建議。
英文摘要 The objectives of the thesis are to design aerostatic bearings with high loading capacities, high stiffness and uniformly pressure distribution. The mathematic model of circular form aerostatic bearing and square form aerostatic has built by applying the finite difference method. Then by analysis the pressure distribution of aerostatic bearing, to understand the relationship from design parameters of aerostatic bearing to aerostatic bearing abilities. And applying optimal theories and analysis method such as Taguchi Method, Genetic Algorithm and Grey Analysis to find optimal parameters of aerostatic bearings. In this study, the combined optimal method of Hybrid Taguchi-Genetic Algorithm(HTGA) and Gray Analysis, HTGA/Gray, can optimize the design parameters of aerostatic bearings, let the aerostatic bearing can reach the object of high loading capacity, high stiffness and uniformly pressure distribution.
Finally, A feasible application of aerostatic bearings and suggestions of combined optimal method is taken.
論文目次 中文摘要 3
英文摘要 4
誌謝 5
目錄 6
表目錄 10
圖目錄 17
符號說明 23
第一章 緒論 26
1.1研究動機 26
1.2研究目的及方法 26
1.3文獻回顧 27
第二章 氣靜壓平面軸承之分析 33
2.1氣體軸承簡介 33
2.1.1氣體軸承的原理分類 33
2.1.2氣體軸承的特色 36
2.2圓形氣靜壓平面軸承 38
2.2.1壓力分佈靜態理論分析 38
2.2.2圓形氣靜壓平面軸承無配氣槽 39
2.2.3圓形氣靜壓平面軸承具周向配氣槽 43
2.2.4圓形氣靜壓平面軸承具徑向配氣槽 44
2.2.5圓形氣靜壓平面軸承具周向及徑向配氣槽 45
2.2.6邊界條件的決定 46
2.3方形氣靜壓平面軸承 50
2.3.1方形氣靜壓平面軸承無配氣槽 51
2.3.2方形氣靜壓平面軸承具 向配氣槽 54
2.3.3方形氣靜壓平面軸承具 向配氣槽 55
2.3.4方形氣靜壓平面軸承具 向及 向配氣槽 57
2.3.5邊界條件的決定 58
第三章 氣靜壓平面軸承之參數最佳化設計 59
3.1田口品質分析 59
3.1.1田口品質分析中產品特性分類 60
3.1.2氣靜壓平面軸承特性 62
3.1.3圓形氣靜壓平面軸承應用田口品質分析 63
3.1.3.1圓形氣靜壓平面軸承固定承載力及供氣壓力 73
3.1.3.2圓形氣靜壓平面軸承固定承載力及氣膜厚度 78
3.1.4方形氣靜壓平面軸承應用田口品質分析 83
3.1.4.1方形氣靜壓平面軸承固定承載力及供氣壓力 91
3.1.4.2方形氣靜壓平面軸承固定承載力及氣膜厚度 96
3.2基因遺傳演算法 100
3.2.1圓形氣靜壓平面軸承應用基因遺傳演算法 105
3.2.1.1基因遺傳演算法適應函數的定義 107
3.2.1.2基因遺傳演算法適應函數中其權重的選擇 113
3.2.2方形氣靜壓平面軸承應用基因遺傳演算法 117
3.2.3基因遺傳演算法的優缺點 119
3.3混合式田口基因演算法(Hybrid Taguchi-Genetic Algorithm, HTGA) 119
3.3.1圓形氣靜壓平面軸承應用HTGA 120
3.3.2方形氣靜壓平面軸承應用HTGA 123
3.4混合式田口基因演算法與灰關係分析 124
3.4.1田口品質分析與灰關聯分析 124
3.4.2灰關聯式田口基因法(HTGA/Gray) 127
3.4.2.1圓形氣靜壓平面軸承應用HTGA/Gray 129
3.4.2.2方形氣靜壓平面軸承應用HTGA/Gray 131
3.4.2.3多尺寸氣靜壓平面軸承應用HTGA/Gray 135
第四章 氣靜壓平面軸承於實際應用中的考量 139
4.1 四個新設計參數的圓形氣靜壓平面軸承 139
4.2 三個新設計參數的圓形氣靜壓平面軸承 146
4.3 兩種新設計參數的氣靜壓平面軸承其最佳化結果比較 151
第五章 結論與建議 156
參考文獻 159
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