點磨削零件表面形貌特征及摩擦學(xué)特性研究.pdf

1、在點磨削加工過程中，砂輪軸線與零件軸線之間存在砂輪傾斜角，點磨削外圓零件的表面形貌不同于普通外圓磨削，零件表面完整性好且表面紋理方向具有可調(diào)整性。點磨削零件表面形貌對零件摩擦學(xué)性能和接觸特性具有重要影響。
　　本論文是結(jié)合國家自然科學(xué)基金資助項目(51075065):基于點磨削復(fù)合加工的表面完整性控制技術(shù)及理論研究完成的。分析了點磨削加工參數(shù)對表面形貌的影響規(guī)律并對點磨削零件表面形貌進行了科學(xué)表征，研究了流體潤滑條件下以及干滑動接

2、觸條件下點磨削零件的表面形貌對摩擦學(xué)性能的影響，分析了流體潤滑條件下表面紋理方向與油膜承載能力的關(guān)系以及干滑動接觸條件下表面紋理方向?qū)佑|應(yīng)力、接觸長度等的影響規(guī)律。在上述理論分析和試驗研究的基礎(chǔ)上提出點磨削零件表面形貌的設(shè)計和實現(xiàn)方法。具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)分析了點磨削加工參數(shù)對表面粗糙度和表面紋理特征的影響規(guī)律。通過試驗分析了表面紋理特征對表面粗糙度評定參數(shù)的影響規(guī)律，研究表明，當(dāng)表面紋理方向角取10°～15°時，表面

3、輪廓曲線波動范圍最小，表面粗糙度數(shù)值較小。
　　(2)在分析傳統(tǒng)表面粗糙度的表征參數(shù)以及基于分形理論的粗糙表面的表征與模擬的基礎(chǔ)上，基于點磨削加工的特點，采用理論分析與試驗研究相結(jié)合的方法，研究了表面紋理方向?qū)Ρ砻娣中尉S數(shù)和尺度系數(shù)的影響規(guī)律，建立了點磨削零件表面分形維數(shù)和尺度系數(shù)的理論計算公式。試驗結(jié)果表明，當(dāng)表面紋理方向角為60°時，表面分形維數(shù)最大，尺度系數(shù)最小;當(dāng)表面紋理方向角為30°時，表面分形維數(shù)較小，尺度系數(shù)最大。<

4、br>　　(3)從理論上推導(dǎo)考慮零件表面紋理的潤滑油膜厚度表達式以及單個微凸峰的Reynolds方程，確定Reynolds方程的邊界條件，并對Reynolds方程進行無量綱化，對無量綱的Reynolds方程進行數(shù)值求解。根據(jù)理論研究和數(shù)值求解結(jié)果，分析了點磨削表面紋理方向?qū)α慵骄湍毫?、承載能力和摩擦力的影響，同時也分析了最小油膜厚度對承載能力和摩擦力的影響。
　　(4)通過分析表面紋理方向?qū)Ρ砻嬷С虚L度率的影響，得到表面紋理

5、方向?qū)α慵湍バ杂绊懸?guī)律，并通過試驗分析表面紋理方向?qū)Ρ砻嬷С虚L度率曲線的影響規(guī)律?；诜中卫碚摻Ⅻc磨削零件的接觸力學(xué)模型，建立實際接觸長度與接觸應(yīng)力之間的關(guān)系方程。用Matlab軟件對接觸力學(xué)模型進行分析，得出應(yīng)力—實際接觸長度曲線與各個變量的關(guān)系。
　　(5)通過試驗分析了流體潤滑條件下和干滑動接觸條件下表面紋理方向?qū)α慵Σ翆W(xué)特性的影響。結(jié)果表明，在流體潤滑條件下，當(dāng)載荷和速度合適時，表面紋理方向角為30°的零件表面摩擦因

6、數(shù)較小。在干滑動接觸條件下，表面紋理方向為30°和表面紋理方向為60°的零件表面，其摩擦因數(shù)波動較小，摩擦因數(shù)較小，零件摩擦學(xué)性能較好;當(dāng)摩擦副表面紋理方向之間的角度為45°時，零件磨損量達到最小值。
　　(6)根據(jù)表面紋理方向在流體潤滑條件下和干滑動接觸條件下對零件摩擦學(xué)特性的影響規(guī)律，提出特定工況條件下表面形貌設(shè)計的理論，得到使摩擦學(xué)性能最優(yōu)的表面形貌參數(shù)。應(yīng)用表面形貌參數(shù)與點磨削加工參數(shù)之間的關(guān)系，確定合理的點磨削加工參數(shù)，