超声椭圆振动辅助切削表面微织构及其摩擦性能研究

摘要

摩擦磨损一直以来都是导致零件失效、能源浪费的重要原因，改善摩擦性能可以有效提高机械系统的可靠性以及使用寿命，降低能量损耗。研究证明，表面微织构技术可以有效的降低零件表面的摩擦磨损，合理的微织构参数可以使摩擦性能达到最佳。本文以超声椭圆振动辅助切削为基础，对圆柱表面微织构摩擦性能进行了研究，围绕着微织构加工参数、形状尺寸、润滑机理进行了实验分析。 首先，在超声椭圆振动辅助切削机理上建立了包括切削速度、进给速度、切削深度、刀尖整体轮廓、主偏角、超声振动频率及振幅在内的表面微织构模型，并通过实验验证了模型的准确度。通过微织构模型分析了各加工因素对微织构周向长度、轴向长度以及排列位置的影响，并给出了具体的算法。 根据滑动轴承的工作原理设计了摩擦磨损试验装置，并以此进行摩擦磨损实验。实验研究了光滑表面试样、相同切削参数下的普通切削试样以及微织构试样的摩擦系数和表面磨损状况，研究结果表明：微织构可以有效的减小零件润滑工作时的摩擦系数，并且随着摩擦转速的增加微织构减摩效果显著增强。并且经过观察试样摩擦后的表面状况发现，微织构试样的表面基本没有磨损，光滑试样表面有轻微的划痕，而普通切削试样表面磨损最为严重，这说明微织构可以有效的降低摩擦副表面的磨损。 在对微织构表面的减摩机理的研究分析中发现超声切削下微织构表面周向滑动时的润滑机理是由多种因素共同作用下的结果，其中包括：增加表面润湿性能、二次动压润滑、提高表面硬度、存储磨粒减小磨损。 在对微织构加工参数的研究中发现：切削速度的增大会使微织构摩擦系数降低，并且随着切削速度的上升，摩擦系数的减幅逐渐降低；摩擦系数会随着进给素的增大而增大，并且进给速度越大摩擦系数的增幅也就越大。 在微织构的形状尺寸的研究中发现：微织构的形状对摩擦性能有着重要的影响，随着微织构长短轴之比的降低，摩擦系数随之降低，当微织构形貌接近于圆形时，微织构表面的摩擦系数最低，摩擦性能达到最佳。

目录

第一章 绪论

1.1选题目的及意义

1.2表面微织构研究现状

1.3超声椭圆振动辅助切削研究现状

1.4存在的主要问题

1.5 论文研究内容

1.6论文结构

第二章 超声椭圆振动辅助切削表面微织构

2.1 引言

2.2超声椭圆振动辅助切削表面微织构模型

2.3 表面微织构影响因素分析

2.4 本章小结

第三章 摩擦性能实验设计

3.1 引言

3.2微织构表面的制备

3.3 摩擦装置设计

3.4 实验方案设计

3.5本章小结

第四章 表面微织构摩擦性能实验

4.1 引言

4.2表面微织构摩擦性能对比实验

4.3 微织构参数对摩擦性能的影响

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1 研究总结

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与的科研项目

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