C/Cu复合材料磨损试验研究

摘要

C/Cu复合材料综合了铜与石墨的优良特性而被广泛的用作滑动导电的电接触材料，其摩擦磨损特性并不仅仅取决于材料的固有特性，还主要是由其工作系统特性所决定。现有的磨损试验机以及在其基础上研究得到的试验结果已不能完全解释C/Cu复合材料摩擦磨损特性规律。因此，本文通过科学的试验研究方法，将试验设计方法以及数据处理的知识运用到C/Cu复合材料摩擦磨损特性研究中来，利用自主设计制造的C/Cu复合材料磨损试验机对其进行磨损试验研究。本文的研究主要包括以下几个方面的内容:
　　(1)C/Cu复合材料摩擦磨损特性影响因素的机理研究。分析预测了载荷、速度、水环境、材质等各因素的变化对C/Cu复合材料摩擦磨损特性影响的趋势及其本质原因，表明C/Cu复合材料表面润滑膜对改善其摩擦磨损特性起到了重要的作用。
　　(2)C/Cu复合材料磨损试验设计。对多种试验设计的理论和方法进行研究探讨，将试验设计方法运用C/Cu复合材料磨损试验中来，利用正交试验设计方法进行试验设计，确定C/Cu复合材料磨损试验方案，包括一组正交试验和三组简单比较验证试验。
　　(3)C/Cu复合材料磨损试验机设计。运用柔顺机构的知识设计C/Cu复合材料试样夹持机构，将其用于C/Cu复合材料磨损试验机中。基于伪刚体模型法对C/Cu复合材料试样夹持机构进行理论设计计算，分析了实际模型力与位移的关系、系统动力学特性以及频率特性，并用有限元分析方法对其进行仿真验证。在柔顺C/Cu复合材料试样夹持机构的基础上，设计并搭建了小型多功能C/Cu复合材料磨损试验机，使其可以进行往复式、销盘式和环块式摩擦磨损试验，并能方便快捷的实现不同模式下的转换。
　　(4)C/Cu复合材料磨损试验结果与数据分析。进行了大约1520小时的C/Cu复合材料往复式磨损试验。运用极差分析、方差分析等数据处理方法对正交试验进行结果分析，表明对C/Cu复合材料的磨损率的影响从大到小依次为材料含碳量、载荷与速度，并且在试验水平范围内，磨损率随着含碳量的增加而减小、随载荷的增大而增大、随速度的增大而减小，与之前分析预测的结果一致。分析三组对比试验得出了有水环境比无水环境磨损严重，酸性液体将导致剧烈磨损的结论，并证明了正交试验结果的正确性。最后对磨损表面形貌的观察对比分析了不同试验条件下的磨损机制。

目录

声明

摘要

插图列表

表格列表

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 C／Cu复合材料磨损试验研究现状

1．2．1 C／Cu复合材料摩擦磨损试验机

1．2．2 C／Cu复合材料摩擦磨损特性的影响因素

1．3 主要研究内容及章节安排

1．3．1 论文主要研究内容

1．3．2 论文章节安排

2 C／Cu复合材料摩擦磨损特性影响因素机理研究

2．1 磨损及其基本类型

2．1．1 磨损

2．1．2 磨损的基本类型

2．2 C／Cu复合材料摩擦磨损特性影响因素研究

2．2．1 载荷

2．2．2 速度

2．2．3 环境(水)

2．2．4 材质

2．2．5 其它

2．3 C／Cu复合材料摩擦磨损特性分析

2．3．1 C／Cu复合材料表面润滑膜

2．3．2 C／Cu复合材料摩擦磨损特性

3 C／Cu复合材料磨损试验设计

3．1 试验设计与数据处理

3．2 试验设计对C／Cu复合材料的摩擦磨损特性研究的意义

3．3 常用的试验设计方法

3．3．1 全面试验法

3．3．2 简单比较法

3．3．3 正交试验法

3．3．4 均匀设计法

3．4 试验设计方法选择及磨损试验设计

3．4．1 试验设计方法的选择

3．4．2 C／Cu复合材料磨损试验设计

4 C／Cu复合材料磨损试验机设计

4．1 C／Cu复合材料磨损试验机总体方案设计

4．2 柔顺机构概述

4．2．1 柔顺机构的定义

4．2．2 柔顺机构的分类

4．2．3 柔顺机构的优点与不足

4．3 柔顺机构伪刚体模型

4．4 C／Cu复合材料柔顺夹持机构

4．4．1 C／Cu复合材料柔顺夹持机构的特点

4．4．2 基于伪刚体模型法的平行簧片机构分析

4．4．3 C／Cu复合材料夹持机构有限元分析

4．5 C／Cu复合材料磨损试验机

4．5．1 试验机整体结构

4．5．2 不同试验模式转换

4．5．3 试验机装配图

5 C／Cu复合材料磨损试验结果及分析

5．1 测量方式及试验数据

5．1．1 厚度测量

5．1．2 质量测量

5．1．3 试验数据

5．2 正交试验结果分析

5．2．1 极差分析

5．2．2 方差分析

5．2．3 正交试验结论及机理分析

5．3 比较试验分析

5．3．1 试验3-1

5．3．2 试验1-2与试验2-1

5．3．3 试验1-5与试验2-2

5．4 磨损机制分析

5．4．1 不同含碳量下的磨损机理对比

5．4．2 纯水与酸性果汁下的磨损机理对比

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢