粉末冶金材料结合面特征参数识别与研究

摘要

数控机床是机械结构非常复杂、静动态性能要求很高的精密、高效、自动化、柔性化加工设备。其设计技术涉及许多学科领域,设计工作存在着许多工程实际困难,尤其是机床零部件结合面刚度、阻尼等参数难以精确确定,刚度模型难以准确反映实际状况,精确的整机数学模型求解工作量十分巨大,致使目前在全世界范围内尚未找到令人满意的现代化数控机床整机结构快速优化设计系统。因此,在下列研究领域取得突破性进展将对我国制造业的发展产生深远的影响。 (1)准确地测定结合面的刚度和阻尼系数； (2)研究获得高刚度和阻尼结合面的设计方法； (3)在考虑结合面接触状态的情况下建立准确的有限元分析模型。 在以往的结合面特征参数测试工作中发现,结合面中加润滑油类介质,测得结合面单位面积刚度提高一倍以上,单位面积阻尼提高一个数量级。关键是解决实际结构工作中给结合面充油的问题。对于粉末冶金多孔含油材料,在工作过程中油脂类介质会从孔隙中渗出,布满工作表面；停止工作时,油脂类介质又重缩回到多孔基体中储存起来,其流失量一般甚少,因此工作过程中无需补充油脂,仍能正常工作。经过长时间的探索,获得了采用粉末冶金多孔含油阻尼材料这一构思,可使结合面处于长期充油的工作状态。此外,多孔含油阻尼材料本身具有较大的损耗因子,可进一步提高多孔含油阻尼材料结合面的刚度和阻尼系数。 本文即是以铁基粉末冶金多孔材料制作试验装置的结合面,建立试验系统的单自由度解耦模型,进行结合面在有油介质和适度去油介质情况下刚度和阻尼系数的试验识别,得到科学的、量化的试验数据,研究获得高刚度、大阻尼结合面的方法,为设计现代高抗振性的机械设备提供理论依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的提出背景

1.2本文的主要内容

第2章结合面动态特性综述

2.1结合面研究概述

2.1.1固定结合面的研究现状

2.1.2滑动导轨结合面的研究现状

2.1.3滚动导轨结合面的研究现状

2.2结合面动态特性的影响因素

2.3结合面动态特性的研究方法

2.4频响函数测试技术

2.5本章小结

第3章粉末冶金技术综述

3.1粉末冶金技术概要

3.1.1粉末冶金零件生产过程

3.1.2粉末冶金制品的本征特点

3.1.3粉末冶金技术的限制

3.2粉末冶金多孔含油材料的应用及发展前景

3.2.1铁基粉末冶金件的应用前景

3.2.2提高铁基粉末冶金零件性能的方法

3.2.3粉末冶金多孔材料的发展前景

3.3结合面特征参数识别试验结合面材料的选用

3.4本章小结

第4章单位面积参数模型的结合面特征参数的识别研究

4.1单自由度线性振动系统回顾

4.2结合面特征参数的测试方法

4.3基于单位面积垫快的结合面基础特性数据的识别方法研究

4.3.1试验装置与原理

4.3.2粉末冶金多孔材料结合面基础特性数据的识别举例

4.3.3碳钢材料结合面基础特性数据的识别举例

4.3.4粉末冶金多孔材料与碳钢材料结合面特性参数数据分析

4.4本章小结

第5章 粉末冶金多孔材料结合面特性分析

5.1流体在多孔基体中的流动

5.1.1多孔质材料的特性

5.1.2动量方程模型

5.1.3多孔材料的边界

5.2粉末冶金多孔含油材料的流体力学分析

5.2.1早期的近似分析

5.2.2新的理论分析模型

5.2.3粉末冶金多孔含油材料的物理模型

5.3在动态载荷下粉末冶金多孔含油材料结合面特性分析

5.3.1 Revnolds方程的一般形式

5.3.2平行板受挤压状态下的Revnolds方程

5.3.3挤压油膜和固体接触共同作用下刚度及阻尼系数计算

5.4粉末冶金多孔材料的理论分析展望

5.5本章小结

结 论

参考文献

读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢