点磨削表面多尺度交叉纹理的摩擦磨损特性研究

摘要

在机械工业中，机械零件的表面形貌，不仅对机械系统的摩擦磨损、接触刚度、疲劳强度、配合性质以及传动精度等机械性能影响很大，而且还与导热、导电及抗腐蚀等物理性能有着密切的关系，从而影响到机械和仪器的工作精度、可靠性、抗振性及使用寿命等。表面形貌不仅与加工过程中的加工方法及工艺参数密切相关，而且其纹理特征在很大程度上决定了零部件的使用性能。研究机械加工表面纹理特征及其摩擦特性为实现摩擦、磨损及润滑的改善和控制提供技术依据。 本文采用切削加磨削的方法在机械零件常用材料45钢，试件表面创成一些有规则的网状交叉纹理，并通过测试仪测量加工试件表面形貌，采用表面形貌统计参数中的轮廓高度算术平均值，微观不平度十点高度，轮廓微观不平度的平均间距，对表面形貌进行评价，分析了表面形貌表征参数与磨削表面纹理、加工工艺参数、相关关系。并运用流体润滑形成机理，推导出雷诺方程，及其求解方法并对具有多尺度点磨削表面交叉纹理进行动压效应分析，得出其交叉角度与摩擦特性的关系。 采用HSR-2M型高速往复摩擦磨损试验机测试了不同磨削角度的网状纹理形貌的摩擦性能，测试分干摩擦和润滑摩擦两种状态进行，确定了测试方案，获得了一系列不同磨削表面纹理的摩擦因数曲线图和摩擦因数数据，并针对不同磨削纹理表面及测试条件得到的表面系数分析，研究了不同磨削角度的交叉纹理方向，润滑条件对表面摩擦性能的影响。

目录

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摘要

第1章绪论

1．1表面形貌的国内外研究现状

1．2快速点磨削发展及技术研究

1．3磨削加工现状及表面完整性评估

1．3．1磨削加工表面质量的含义

1．3．2磨削加工表面形貌特征分析

1．3．3磨削对零件性能的影响及存在问题

1．4表面纹理改善摩擦学性能研究进展

1．5本课题的主要研究内容

第2章点磨削表面交叉纹理的加工与试验

2．1表面形貌的加工

2．2试件加工的实验条件

2．2．1实验设备

2．2．2实验试件

2．3试件表面设计

2．3．1刨削纹理表面设计

2．3．2磨削加工表面纹理设计

2．4试件的加工

2．4．1试件材料的预处理

2．4．2刨削加工过程

2．4．3磨削加工过程

2．5．工件表面微观形貌评价

2．6加工试件表面粗糙度实验

2．6．1TR300粗糙度形状测量仪

2．6．2测量流程

2．6．3实验测量结果

2．7本章小结

第3章Reynolds方程在交叉纹理表面动压润滑计算中的应用分析

3．1流体动压润滑原理

3．2流体动压润滑形成条件

3．3雷诺方程(Reynolds方程)在流体动压润滑中的推导及应用

3．3．1流体力学分析

3．3．2流体润理论的基本方程

3．3．3雷诺方程

3．4流量和剪切应力方程

3．5对油膜压力的数值计算研究

3．5．1无量纲化

3．5．2网格划分与偏微分方程的差分

3．6计算流程

3．7计算方案

3．7．1垂直纹理微单元计算模型

3．7．2油膜厚度计算模型

3．7．3雷诺方程的无量纲化

3．7．3无量纲方程化为差分方程

3．7．4边界条件

3．7．5迭代法解线性方程组

3．8本章小结

第4章多尺度点磨削表面交叉纹理的动压效应分析

4．1外圆表面绕轴线转动的动压效应分析

4．2外圆表面沿轴向移动的动压效应分析

4．3本章小结

第5章点磨削表面交叉纹理的摩擦学特性试验

5．1实验设备

5．2实验设计

5．3数据处理

5．4高速往复摩擦磨损特性试验

5．5摩擦磨损试验性能分析

5．5．1摩擦因数曲线图

5．5．2摩擦因数曲线整理图

5．5．3不同磨削角度的摩擦因数曲线对比图

5．6本章小结

第6章结论与展望

6．1结论

6．2展望

参考文献

致谢