磨削表面纹理特征对摩擦磨损特性和动压油膜的影响

论文摘要

磨削加工的表面纹理特征不仅影响工件表面形貌特征,而且对磨削工件表面摩擦磨损性能有影响。摩擦学是有关摩擦、磨损与润滑科学的总称,是研究在摩擦与磨损过程中两个相对运动表面之间的相互作用、变化及其相关的理论与实践的一门学科。滑动过程中摩擦会引起机械能的耗散,磨损则导致表面损坏和材料损耗,而润滑是降低摩擦和减小磨损的有效途径。采用实验的方法,通过三维表面轮廓仪观察分析工件表面微观形貌,对比分析不同磨削加工方向下的工件表面纹理特征,讨论了表面纹理特征对工件表面粗糙度特征和摩擦磨损特性的影响。结果表明应存在一个既不与平行于磨削方向也不垂直于磨削方向的最优纹理方向,使得工件表面的粗糙度特征最优。在理论方面,建立表面纹理油膜润滑的数值模拟方法,找到表面纹理方向摩擦磨损特性最优的方案,从而提高油膜的润滑特性,满足工况的需要。采用MMW-1型立式万能摩擦磨损试验机测试了磨削表面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,研究了不同纹理方向,润滑条件对表面摩擦性能的影响。本文工作的完成,对找到最优方向的磨削表面纹理,使其很好的控制油膜润滑的状态,从而提高油膜的润滑特性有着重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 磨削技术的发展动态
• 1.2 摩擦学研究发展动态
• 1.3 基于磨削加工的零部件表面完整性特点及评价
• 1.3.1 表层硬度对零件使用性能的影响
• 1.3.2 残余应力对金属构件性能的影响
• 1.3.3 磨削加工表面形貌对零件表面摩擦磨损特性的影响
• 1.4 课题研究意义
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第2章 磨削加工表面纹理特征与机理分析
• 2.1 磨削表面形貌的形成
• 2.2 工件表面微观形貌的观测
• 2.3 工件表面微观形貌参数及表征方法
• 2.4 磨削加工表面纹理特征及表面粗糙度实验
• 2.4.1 机床设备
• 2.4.2 加工方案
• 2.5 工件表面微观形貌测量
• 2.5.1 表面微观形貌测量仪器
• 2.5.2 测量结果
• 2.6 结果讨论
• 第3章 磨削表面纹理特征对工件表面摩擦学特性的影响分析
• 3.1 流体动压润滑理论
• 3.1.1 流体动压润滑
• 3.1.2 Reynolds方程及基本假设
• 3.2 油膜压力的数值计算方法
• 3.2.1 无量纲化
• 3.2.2 求解域网格划分和偏微分方程差分
• 3.3 计算流程
• 3.4 计算方案
• 3.4.1 垂直纹理微单元计算模型
• 3.4.2 油膜厚度计算模型
• 3.4.3 雷诺方程的无量纲化
• 3.4.4 无量纲方程化为差分方程
• 3.4.5 边界条件
• 3.4.6 迭代法解线性方程组
• 3.4.7 纹理方向对压力的影响
• 第4章 磨削加工纹理表面润滑特性试验
• 4.1 实验方案
• 4.1.1 实验要求
• 4.1.2 实验设计
• 4.1.3 数据采集处理系统
• 4.1.4 试样及试样夹具
• 4.2 摩擦磨损性能测试实验方案
• 4.2.1 摩擦数曲线图
• 4.2.2 摩擦因数曲线整理图
• 4.2.3 不同方向纹理摩擦因数对比曲线图
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢