表面相互作用下表面形貌表征及微造型表面润滑分析

论文摘要

表面形貌对零件的功能及零件装配后设备的整体工作性能、效率和使用寿命有很大影响。面向功能的表面形貌表征是实现表面设计与评定的基础,目前的表面形貌表征多针对单一表面进行,而对相互作用的表面形貌表征较少。由于任何机械产品都有一个“运动保证功能”,必然要涉及到两个相对运动的表面,也就是通常所说的运动副或摩擦副,两表面间不可避免会发生相互作用。本文分析了体现表面相互作用的表面三维参数:实体接触面积比、封闭与开放空体面积比,研究了两表面相互作用过程中表面形貌变化情况,并延伸出两个重要参数——最大封闭空体面积比和封闭空体体积。文中应用MATLAB软件结合数学形态学数字图像处理给出了详细的参数计算方法,并应用于分析各种实际表面和模拟表面。为了进一步研究表面形貌的摩擦润滑特性,本文针对具有规则微凹坑的激光微造型缸套表面,基于润滑理论模型,分析了表面形貌几何参数对缸套/活塞环系统摩擦润滑性能的影响,进而为摩擦副表面的微观几何形貌优化设计提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 表面形貌的表征的目的和意义
• 1.2 表面形貌的表征的发展和研究现状
• 1.2.1 表面形貌表征方法
• 1.2.2 面向功能的表面形貌参数表征
• 1.3 表面微造型技术
• 1.4 课题的来源
• 1.5 论文主要内容
• 第二章 表面相互作用下表面形貌的表征
• 2.1 前言
• 2.2 三维表面形貌表征方法与模型
• 2.3 三维表面分析
• 2.4 表面形貌数字化
• 2.4.1 图像的数字化
• 2.4.2 数字图像处理
• 2.4.3 数学形态学基本运算方法
• 2.5 三维表面表征参数计算
• 2.5.1 参数计算方案
• 2.5.2 采样面积恒定
• 2.5.3 采样高度恒定
• 2.5.4 两种计算方案的联系
• 2.6 本章小结
• 第三章 表面形貌三维表征参数的应用
• 3.1 前言
• 3.2 实际表面参数计算
• 3.2.1 单向纹理表面
• 3.2.2 交叉纹理表面
• 3.2.3 圆环纹理表面
• 3.2.4 凹坑纹理表面
• 3.2.5 喷砂表面
• 3.2.6 缸套表面
• 3.2.7 表面比较
• 3.3 模拟表面表面参数计算
• 3.3.1 模拟表面构造方法
• 3.3.2 各向同性模拟表面
• 3.3.3 单向纹理模拟表面
• 3.3.4 交叉纹理模拟表面
• 3.3.5 圆环纹理模拟表面
• 3.3.6 凹坑纹理模拟表面
• 3.4 本章小结
• 第四章 微造型表面摩擦润滑分析研究
• 4.1 引言
• 4.2 含规则微观几何形貌特征的缸套/活塞环表面润滑模型的建立
• 4.2.1 基本假设
• 4.2.2 几何模型
• 4.2.3 润滑控制方程
• 4.2.4 边界条件
• 4.2.5 流体承载量
• 4.2.6 流体摩擦力
• 4.3 数值求解过程
• 4.3.1 有限差分法求解平均流量模型
• 4.3.2 离散过程
• 4.3.3 数值求解方法
• 4.3.4 压力求解过程
• 4.4 理论计算结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结
• 5.1 表面形貌表征
• 5.2 微造型表面润滑分析
• 5.3 需要进一步研究的问题
• 参考文献