表面形貌变形对塑性成形滑动接触界面摩擦的影响

为了更好地理解塑性成形滑动接触界面的摩擦行为,构建了一种新型的摩擦试验装置,运用表面纹理化技术制备了两类表面形貌的1050铝材试件,在不同的接触压力和滑动速度条件下进行一系列拉伸摩擦试验.对试验前后试件三维表面形貌进行了测量;提取真实接触面积比、封闭空体面积比和开放空体面积比等三维表面参数,来描述试件表面形貌的变化.试验发现:摩擦系数随名义接触压力和滑动速度增加而逐渐减小;试件初始表面形貌对摩擦有明显的影响;试件表面形貌和参数随接触条件出现了规律性变化.基于机械流变模型的分析表明:随着试件表面形貌变形,不同的机理决定界面摩擦行为,摩擦系数对名义接触压力和滑动速度的依赖性可分别归因于微观塑性流体动压润滑效应和入口区流体动压牵引效应.

粗糙表面接触模型的研究现状和展望

工程表面在微观尺度上都是粗糙的。研究粗糙表面的接触行为,有助于更好地理解表面的微观结构影响其功能属性的机理,以便为特定的工程应用设计表面形貌。总结了粗糙表面接触模型的研究现状,并从基体的塑性应变和材料力学行为的尺度效应两个方面对未来的工作进行了展望。

多尺度表面形貌的功能评定与控制

多尺度表面中,不同加工过程形成的纹理成分具有不同的粗糙度尺度和性能。多尺度表面形貌的功能评定,关键是识别不同的纹理成分,描述其功能属性。基于概率曲线和支承率曲线,提出一种多尺度表面形貌的功能评定方法,并研究了表面形貌的加工控制问题。对平台珩磨缸套表面的功能评定与控制研究表明,这种多尺度表面的功能评定方法是可行的。以ISO13565-3粗糙度参数为纽带,建立联系表面功能与加工工艺的经验模型,可以实现面向功能的表面质量控制。

静态接触中表面纹理对塑性变形界面微凸体平坦化的影响

试验研究了静态接触中表面纹理对塑性变形界面微凸体平坦化的影响。运用抛光技术制备了两种试件表面:单向纹理表面和各向同性表面。采用HDM-20端面摩擦试验机,分别在有、无润滑油条件下对试件进行了压缩试验。用JM-6200型光学显微镜观测试件表面形貌结构的变化;用Talysurf CCI Lite测量三维表面参数,并选取S_a、S_(al)、S_(tr)、S_(dr)和S_(dq)等参数来定量描述试件表面形貌结构的变化。结果表明,试件表面纹理对微凸体平坦化行为具有明显的影响,无润滑油时各向同性表面微凸体平坦化程度大于单向纹理表面,但有润滑油时刚好相反;表面纹理对微凸体平坦化的影响使得三维表面参数发生了规律性变化。基于机械流变模型的分析表明,封闭润滑油坑的出现导致了有润滑油时表面纹理影响微凸体平坦化行为。通过封闭润滑油坑特征的提取,验证了分析的正确性。

塑性成形表面微凸体平坦化行为研究

在金属塑性成形中,工件表面微凸体的平坦化对产品表面质量、工件-模具接触界面的摩擦和润滑有重要影响。为了研究拉延成形过程中工件表面微凸体的平坦化行为,建立模具与工件粗糙表面接触的有限元模型,分析了接触压力、基体塑性应变、界面摩擦和微凸体角度等因素对微凸体平坦化的影响。结果表明,界面滑动摩擦有利于微凸体平坦化,但其促进效应无法与基体塑性应变和接触压力相比;微凸体平坦化阻力随着其角度的增加而增加,但增加趋势逐渐减缓,特别是微凸体角度大于10°时。

罗拉轴自动检测系统的研究

介绍了一种轴类零件径向跳动公差的自动检测与分拣系统, 并对该装置的构成、工作原理和计算机控制系统设计作了详细论述。

线接触滑——滚条件下微凹坑表面摩擦特性

线接触副在工程中广泛存在,且大多工作在弹性流体动压润滑状态下。为研究微凹坑对线接触摩擦副摩擦学性能的影响及表面三维表征参数与摩擦学特性之间的联系,采用激光微造型技术通过控制微凹坑面积占有率、凹坑深度、间距等参数加工制造4个表面粗糙度相同,且表面微凹坑面积占有率分别为7%、14%、21%、28%的圆柱形试件;然后使用Talysurf CCI Lite非接触式三维光学轮廓仪对试样进行三维表面测量,且采用ISO25178定义的参数对三维表面形貌进行表征;并在电气化改造后的JPM-1型双盘摩擦磨损试验机上,针对不同滑滚比、不同载荷、不同转速等工况,完成一系列线接触弹流摩擦试验。结果表明,表面形貌的微观结构特性对线接触摩擦副的摩擦特性具有明显的影响,并给出表面体积参数以及特征参数与摩擦的关系;同时,在不同的工况条件及不同的滑滚比下表面结构特性对摩擦的影响效果也不同。

激光加工微凹坑表面对缸套-活塞环摩擦性能的影响

研究了激光加工微凹坑对缸套-活塞环摩擦特性的影响,通过改变激光微凹坑参数,加工出具有不同微凹坑表面形貌的缸套试件,并对表面形貌进行了测量和表征,基于台架试验获取了试验过程中的缸套-活塞环间的摩擦力、温度和缸套磨损量等参数.将试验结果与表面形貌表征结果结合,研究表面形貌参数与摩擦学特性的关系.定量分析了三维表面形貌参数Sa、Sp、Sv、Vmp、Vmc、Vvv和Spc与摩擦学特性的关系,并给出了可以改善摩擦学特性的参数最佳范围,为表面形貌优化设计提供了依据.

激光微加工凹坑表面的表征及摩擦特性研究

为了研究激光微加工表面形貌参数对摩擦特性的影响,设计并加工了5组具有相同凹坑面积占有率和深径比的圆盘试样,对微造型试件的表面形貌进行了测量和表征,并在JPM-1型双盘摩擦磨损试验机上进行了线接触摩擦试验。结果表明:滑滚比较小时,摩擦系数随着凹坑直径增大而增大;滑滚比较大时,结果则相反。文中给出了特定的工况下,部分ISO25178三维表征参数与摩擦特性之间的联系。研究结果为表征表面功能特性提供了依据。

滑块曲面形状因素对颗粒流润滑特性的影响

基于离散单元法建立了非流态颗粒流润滑的模型。结合滑块高度和运动速度,探讨了滑块曲面形状因素对载荷分布、摩擦因数等宏观特性的影响,同时,以颗粒和多体接触点为对象,考察了平均接触力、体功、接触摩擦功、颗粒总动能等微观特性。研究结果表明,颗粒流介质既具有类似固体的性质,又具有类似流体的流动性质。斜面滑块的总载荷和摩擦因数特性较好,Rayleigh阶梯形滑块的载荷峰值最大,但其摩擦因数也最大。

脂润滑条件下微凹坑表面的摩擦特性研究

文章为了探讨脂润滑条件下激光加工微凹坑表面的摩擦特性,设计并制造了5组不同的表面,其微凹坑直径、间距相同,但深度不同,在HDM20端面摩擦磨损试验机上,采用脂润滑,在不同载荷、转速等工况条件下进行了一系列的面接触摩擦磨损实验,并分析了表面形貌对摩擦特性的影响。结果表明,面接触脂润滑条件下,不同微凹坑深度的表面微观结构特性对摩擦系数的影响显著,适当的凹坑深度可以改善表面的摩擦特性和温度特性,凹坑太深或太浅均不利于改善摩擦副的摩擦特性。

SVM在缸套—活塞磨损状态监测中的应用研究

以发动机振动信号的5个时域及幅域特征(二次矩、四次矩、最大绝对值、时间二次矩和最大幅值点)为特征参数,以4类间隙值作为预测结果,建立了基于RBF核函数支持向量机(SVM)的缸套—活塞磨损间隙预测模型。通过仿真试验研究了核宽度σ和惩罚系数C对分类器性能的影响,结果表明,选择合适的σ和C值可以使分类器的性能达到最佳,为缸套—活塞磨损状态监测提供了一条新思路。

内燃机摩擦学分析系统的框架构建

文章根据摩擦学3个公理,考虑这些摩擦学系统的多学科耦合性、系统依赖性和时间依赖性,运用摩擦学系统理论,建立了针对内燃机的摩擦学系统研究的框架。对各级系统的元素构成、耦合作用、运动形式和摩擦学特点进行了分析和总结;最后,从子系统的耦合、全生命周期下的全工况适应性、计算机辅助技术以及数值计算方法等角度,对未来在内燃机摩擦学系统实现中将要面对的一些困难和趋势进行了探讨。

面接触摩擦副交叉网纹表面形貌对摩擦特性的影响

表面形貌的微观结构对摩擦性能有很大的影响,文章以中碳钢和表面加工有交叉网纹的纯铜为摩擦副配对材料,采用端面摩擦磨损实验研究了在面接触及油润滑条件下交叉网纹表面形貌对摩擦特性的影响。研究结果表明:交叉网纹对减小表面摩擦系数和摩擦温升存在积极作用,最优的网纹微造型参数是网纹深约5μm、网纹宽50μm和网纹间距1mm,在此最优参数下将得到最好的摩擦特性;加在交叉网纹表面上的载荷应小于3.06MPa,否则纯铜表面将发生严重的磨损;单纯提高摩擦速度对减小摩擦系数意义不大,反而会使摩擦温度上升得更快。

盘式制动器复模态摩擦耦合制动稳定性分析

为研究影响汽车制动噪声的因素,以通风盘式制动器为研究对象,应用有限元软件ABAQUS,建立制动尖叫有限元模型,通过自由模态试验及制动尖叫台架试验验证了模型正确性,进行复特征值分析和自由模态分析,探讨系统部件自由模态与摩擦耦合模态的关系,摩擦系数及制动系统关键部件刹车盘刹车片的弹性模量对制动稳定性的影响,结果显示在摩擦耦合作用下,系统中固有频率接近的部件产生模态耦合,导致系统不稳定振动;系统摩擦系数越大,摩擦耦合程度也越大,系统不稳定性越大,但主振频率不变;刹车盘和刹车片弹性模量增大分别起到增强和削弱摩擦耦合对系统不稳定性的影响。

一种4W/80K的整体式斯特林制冷器

介绍该所研制的４ Ｗ／８０ Ｋ 整体式斯特林制冷器。它适用于超导滤波器、超导延迟线等组件， 并已成功地应用于上述组件的研制工作中。同时亦适用于高温超导、低温物性测试等领域。按等温模型简述热力设计的机理及方法、制冷器的结构及压缩活塞—推移活塞同轴结构布置方案、制冷器性能特性 （降温曲线、温度—制冷量曲线、充气压力—制冷量曲线等）， 并进行分析讨论。同时介绍该成果的主要技术指标：１． 制冷量： ４ Ｗ／７７ Ｋ；２． 降温时间： ３ ｍ ｉｎ （至７７ Ｋ）；３． 体积／ｍ ｍ ３ ２７０×２４０×９０；４． 重量： ４４ ｋｇ；５． 输入功率： ＜ １４０ Ｗ （２８ Ｖ／ Ｄ Ｃ）；６． 最低温度： ＜ ３０ Ｋ；

涡旋压缩机涡旋齿侧壁油膜承载力仿真分析

为提升涡旋齿润滑性能,以某型号涡旋压缩机为研究对象,通过分析动、静涡旋体啮合点的运动规律,建立涡旋齿侧壁间动压润滑油膜的理论模型;利用有限差分法求解油膜压力分布,分析油膜承载力随主轴转角、主轴转速、润滑油黏度、偏心率及涡旋体高度的变化关系。结果表明:油膜承载力随主轴转角先减小,达到排气角时会陡增,随后再次减小,因此,在转角接近排气角处油膜承载力最小,最容易产生润滑失效;提高主轴转速,使用黏度大的润滑油可提高油膜承载力,转速越高,润滑油黏度对油膜承载力的影响越大;油膜承载力随偏心率增大而增大,但偏心率过大会导致油膜过薄,加剧磨损,偏心率过小会导致齿侧间隙过大,增大气体泄漏量;增大涡旋体高度可增加油膜承载力,但其增加的幅度不断减小。

基于ANSYS Workbench的涡旋压缩机隔振设计研究

以家用电动汽车空调系统中的涡旋压缩机为研究对象,对其进行隔振系统的设计。采用传统力学方法对其进行平衡设计,通过对原有模型进行结构优化,改善其受力情况;通过对隔振器进行理论计算,设计出了涡旋压缩机的一级隔振系统,通过计算此一级隔振系统的运用结果验证了隔振器的实用性;利用ANSYS Workbench软件对其进行动力学分析,得出其前六阶固有频率及相应的振型,来防止出现共振问题。最终使得涡旋压缩机的振动情况得到改善,达到平稳制冷的效果。

基于复合线圈结构的新型无刷双馈电机的起动性能研究

由于无刷双馈电动机存在起动电流大、起动转矩小的不足,导致电机起动性能达不到工业应用要求。为了解决这一问题,提出一种转子绕组采用复合线圈组和变极法设计的无刷双馈电机,并结合设计实例进行详细分析。这种转子结构使得电机在起动工况下增大转子绕组电阻折算值,从而有效地降低起动电流和提高起动转矩。通过建模仿真对复合线圈组转子结构的起动性能、普通线圈转子结构起动性能和无刷双馈电机异步起动方式的起动性能进行研究,对比3种情况下的起动电流、起动转矩和起动时的饱和情况。样机试验结果表明,转子绕组采用复合线圈组结构的无刷双馈电动机具有起动电流小、起动转矩大的特点,有效地改善了无刷双馈电机的起动性能。

基于Elman神经网络观测器的永磁同步电机无传感器控制

针对永磁同步电机(PMSM)的无传感器控制问题,提出了一种基于Elman神经网络(ENN)观测器的PMSM无传感器控制方法。ENN适用于动态系统建模,并且所需的神经元数量少,收敛精确。根据ENN训练及电机无传感器控制特点,制定ENN在线训练策略,从而实现ENN观测器的自适应及电机转速、位置的准确估计。利用Lyapunov稳定性理论分析了ENN训练过程的稳定性。通过对机械参数扰动、负载扰动、电磁参数扰动的测试,验证了ENN观测器的有效性。仿真结果证明了所提出的ENN观测器具有优越的鲁棒性和精度。