颗粒流钻削润滑中颗粒介质导入的离散相仿真

颗粒流润滑是一种高效、绿色固体润滑技术,在切削加工领域已得到初步应用。然而,对于钻削等半封闭加工工艺,有效促进颗粒润滑介质通过钻头与孔壁之间的狭小空隙进入切削区是实现可靠润滑的前提与保障。为探究颗粒介质在钻头和孔壁间隙中的流动特性,促进其有效导入,利用Fluent软件中的离散相模型进行颗粒润滑介质导入的数值仿真。通过不同颗粒介质和钻削参数下的模拟计算,对钻杆与孔壁间隙及内孔壁面的颗粒浓度进行了比较。结果表明,固体颗粒的材质是影响导入量的重要因素,在同一孔深截面处,钻杆与孔壁间隙中的MoS2浓度比石墨浓度更高,且其孔壁黏附量也更大;刀具转速和进给速度的提高有利于润滑颗粒的导入,且转速的作用效果更明显。该研究对于改善颗粒流钻削润滑效果、促进该技术在难加工材料钻削中的应用具有一定的实践价值。

刀具表面织构对刀-屑界面摩擦学特性的影响

刀具快速磨损限制了金属切削的进一步发展,表面织构技术的提出为改善刀-屑界面摩擦提供了新思路,也是目前降低刀具表面磨损的有效方法之一。从刀-屑界面切削液存储与润滑、微/纳织构、织构方向、织构类型及形状、织构位置等五个方面,概述了现有刀具表面织构对刀-屑界面摩擦学特性的影响,总结了刀具表面织构的共性作用机理,并进行了分类归纳。相应分析结果表明,刀具表面织构改变了刀-屑界面内空体集团的数量及微通道分布,增加了界面内切削液的渗入存储,同时捕捉存储了界面内的磨屑颗粒,改善了刀-屑界面润滑摩擦;且在此过程中,润湿性因素对界面内切削液的渗入、存储及润滑油膜的形成等均存在影响。最后对刀具表面织构技术的发展进行了总结与展望,为刀具表面磨损的调控提供了参考。

硬质合金表面织构液相辅助激光制备及摩擦性能

采用激光加工技术在空气介质与辅助液相(无水乙醇与双氧水体积比为50:1)下对YT15硬质合金表面进行了交叉扫描织构加工,制备出了两组织构试样.借助Quanta 200扫描电子显微镜及能谱对织构硬质合金表面形貌与元素含量进行了测量,并用SDC-100接触角测量仪表征了润湿性,最后在MWF-500往复式摩擦磨损试验机上进行了干摩擦、润滑油及润滑油与MoS_(2)颗粒润滑的摩擦和磨损对比试验.研究结果表明:相比空气介质激光加工试样,液相辅助激光加工表面的微凹坑分布更加均匀,无明显的氧化及熔融物重铸现象,表面接触角最小(55°);三种工况下液相辅助激光加工表面织构的摩擦系数最小,磨损量有一定改善.分析表明:辅助液体对激光加工表面起到了冷却及保护作用,固-液界面快速产生的气泡散射了激光光束,使激光光束的作用区域发生干涉,同时携带出加工熔融物.因此,润滑介质更容易在界面间渗入及铺展,改善了界面摩擦学特性.

锥形微通道内液滴自输运特性及力学驱动机制研究

针对液体在微通道内的自输运特性,采用数值仿真与能量解析相结合的方法研究了液滴在锥形微通道内的自输运特性及力学驱动机制,得到微通道的锥形角、液滴与微通道内壁的接触角及微通道的润湿性对液滴自输运特性的影响关系.分析表明,微通道的锥形角、液滴与微通道内壁的接触角均能影响液滴的自输运方向及驱动力大小.对于亲水性微通道,微通道的锥形角、液滴与微通道内壁的接触角其作用效果呈现整体形态;对于疏水性微通道,微通道的锥形角、液滴与微通道内壁的接触角其作用效果呈现局域形态.这可为研究液体在微通道内的自输运机理及界面内液体细观流动机制奠定理论基础.

橡胶-玻璃接触界面间液体渗入特性及力学驱动机制

针对橡胶接触界面间液体渗入特性及力学驱动机制,采用自建原位观测仪,得到橡胶-玻璃接触界面间液体(丙酮与水混合液,体积比1∶1)渗入过程.利用自编MATLAB程序及图像软件,得出橡胶-玻璃接触界面间压力与真实接触面积比关系曲线、界面内液体渗入特性及固-液界面润湿性对界面内液体渗入面积比的影响.研究表明:对于橡胶-玻璃接触界面,压力与真实接触面积比呈幂函数规律变化,液体在接触界面内的渗入路径大多出现在接触面积比较大区域;驱动液体铺展的毛细管力与阻碍液体铺展的固-液黏性阻力之间的平衡关系,是界面液体渗入特性的主要力学机制,也是决定液体铺展速度的因素.另外,实验结果表明,液体渗入面积比随固-液界面润湿性的增强而增大.该研究为橡胶接触界面的摩擦、润滑及密封机理研究奠定了一定的理论基础.

无网格法中SPH方法和有限元方法的对比分析

无网格法是近期发展起来的一种数值计算方法,根据形函数构造可分为多种样式在此主要介绍了较常用的一种方法:光滑粒子法(SPH)并对这种方法的原理和计算过程与有限元方法进行对比,从而阐述SPH方法的特点,后边又用这两种方法对一个简单例子进行求解。

基于ANSYS的卡车燃油箱结构强度分析

卡车燃油箱是燃油供给系统的核心部件,其设计研发主要依靠工程师的经验来完成,产品更新速度慢,成本高.结合现代化设计方法利用三维软件UG设计出卡车油箱的三维结构模型,然后利用有限元方法对卡车燃油箱结构进行应力应变分析,求出卡车油箱的最大应力值σmax为319.237 MPa,最大应变值εmax为13 mm,为卡车油箱的设计修改提供理论参考依据.大大降低了卡车油箱的设计成本,提高了产品研发效率.

刀具表面微织构对刀——屑界面特性的影响研究

刀—屑界面的剧烈摩擦和高温会导致刀具快速磨损和加工效率低下。微织构作为用于刀具表面改善刀—屑界面特性和提高金属切削性能的一种方法,经证明效果明显。目前,关于微织构对刀—屑界面特性的影响机理及量化关系的研究较少,刀具微织构技术发展缓慢。本文利用激光打标机在刀具表面加工出不同参数的微织构,通过金属切削试验和理论模型解析,得到微织构刀具对刀—屑界面摩擦特性、刀—屑接触长度和刀—屑界面应力场等的影响关系。研究结果表明:刀具表面微织构降低了刀—屑界面的摩擦系数,减小了刀—屑接触和粘结区长度,改变了切削刃处的正应力和刀具表面应力场,为刀具表面微织构的研究和设计提供理论参考。

《机械原理》教材编写探讨

在知识经济时代人才的素质起决定性的作用,而素质教育教材是非常关键的一项。针对现在机械原理现有教材进行分析,提出现有教材所存在的问题,并对该问题进行分析提出教材编写的发展方向,加快大学中国教学改革。

织构刀-屑界面滑移区微通道特性数值研究

刀-屑界面滑移区的接触及微通道分布特性直接影响切削液的渗入和刀-屑界面摩擦,对金属切削过程有着重要的影响,针对滑移区接触及微通道分布特性测量难、切削液在刀-屑界面渗入不易量化等问题,建立微织构粗糙刀-屑界面滑移区的接触数值模型,分析滑移区的接触、微通道分布特性以及微织构作用机制。研究表明:滑移区存在3种不同的宏观接触特性,分别为近黏结特性、微通道特性和近分离特性;在近黏结特性区内,刀-屑界面不存在微通道,微织构主要功能为减少刀-屑界面接触面积;在微通道特性区内,刀-屑界面存在大量微通道,微织构主要功能为连接微通道;在近分离特性区内,刀-屑界面微通道消失,微织构主要功能为存储切削液。刀-屑界面应力分布系数对各特性区长度有影响,应力分布系数减小,近黏结区和微通道区长度增大,而近分离区长度相应减小。

SPH方法在冲击破坏中的爆炸现象分析

由于SPH方法已被广泛应用到工程模拟的各个方面,虽然已有很大成功,但是还有很多的方面不成熟,其中之一就是爆炸现象,笔者对这种现象产生的原因进行了分析。

集成块三维结构到二维图形的自动转换技术研究(英文)

集成块三维结构的特征和组成集成块立体结构的基本图元,利用编程技术中函数驱动的方法和投影理论,探讨了集成块剖视图的生成和二维图纸自动转换方法,并利用VB语言编制了相应的程序。工程实例表明,该方法可以实现集成块二维图纸的自动转换,对集成块的CAD系统的开发具有一定的现实意义。

切口零件冲击破坏的SPH模拟

简要介绍了光滑粒子动力学方法的基本思想和基本方程,利用该方法编制程序对带长方形切口式样的冲击破坏过程进行了数值模拟。给出了用这种方法模拟三维冲击破坏的一个算例,并对有关问题进行相关的讨论。

颗粒流切削润滑研究现状及展望

切削润滑是实现高速、精密切削的必要条件,然而传统切削润滑技术与绿色制造要求之间的矛盾越来越突出,而颗粒流润滑是一种具有广阔应用前景的绿色切削润滑技术。首先,指出了传统浇注式切削润滑的问题和不足,最小量润滑(Minimum Quantity Lubrication,MQL)、液氮冷却等常见绿色切削润滑技术的优势和缺点,以及颗粒流润滑的特点。然后,论述了颗粒流切削润滑的颗粒介质输送和导入方式,包括填涂式、铺粉式、送粉式、流化式和雾化式。从车削、铣削、磨削、钻削四种加工工艺,综述了颗粒流切削润滑的工艺效果及参数优化。从颗粒介质的界面作用机理和颗粒润滑液的物理性能两个角度,概括了颗粒流切削润滑能够实现连续润滑和冷却的基本机理。在此基础上,分析了颗粒流切削润滑技术的优势及其发展过程中的问题。最后,从促进实践应用的角度,对颗粒流切削润滑技术进行了展望,从而为该技术的成熟和推广提供参考。

固体表面液滴铺展与润湿接触线的移动分析

液滴在固体表面上的铺展行为与润湿特性对许多工业生产过程的研究具有重要意义.根据液滴在光滑表面上的受力情况,建立了液滴平壁铺展的动力学模型.应用润滑近似方法和二维Navier-Stokes方程,建立了液滴沿理想表面铺展的动量和连续性方程.根据建立的方程,应用数值解法求解并详细分析了液滴在铺展过程中膜厚、接触线铺展半径以及铺展速度随时间的变化关系.研究结果表明:液滴的铺展过程可分为扩展和收缩两个阶段,铺展过程伴随着表面能、动能以及各种势能的相互转化,液滴最终的铺展半径大小由固体基面固有的润湿特性所决定;液滴在铺展过程中出现的"坍塌效应"与弯曲液面处的Laplace压力差有关;铺展半径随时间变化的标定律近似满足"1/7"次方标度律.

液滴平壁铺展过程中的滞后效应及力学机制研究

研究了液滴平壁铺展过程中的接触角滞后效应,从接触线附近流体的压力、速度以及能量分布等角度考虑滞后效应的成因和变化规律.在此基础之上分析了固体表面粗糙度对滞后效应的影响,并借助部分三维形貌参数(ISO 25178)建立了固体表面形貌与接触角滞后效应之间的量化关系.为了研究以上内容,应用数值仿真软件建立了液滴铺展动力学模型,并结合固体表面上的滞后性实验进行了相关验证.研究结果表明:由于表面粗糙度的存在,液滴铺展至平衡位置时,位于铺展前沿的液体分子被钉扎在固体表面的凹坑或低谷中,使得前沿接触角逐渐增大,后沿接触角逐渐减小,接触角发生滞后;驱动液滴铺展的Laplace压力和自身重力与阻碍液滴铺展的黏性阻力之间的平衡关系,是接触角发生滞后的主要力学机制.另外,实验结果表明接触角滞后效应与固体表面形貌密切相关,具有相同表面粗糙度(Sa)的固体表面,由于表面形貌不同接触角滞后效应可能存在明显的差异.

脂润滑关节轴承的摩擦副表面织构设计及摩擦性能试验

为研究具有相对滑动运动的织构摩擦面在大载荷脂润滑条件下的摩擦特性,在关节轴承内圈表面设计制造了凹槽和凹坑2种不同形状的织构,采用表面形貌参数中的偏态、峰态和平均谷体积等参数对织构表面形貌进行表征。在专用的疲劳摩擦磨损试验机上对轴承进行摩擦性能试验,润滑剂为二硫化钼锂基润滑脂,载荷分别为20,40和60 k N,滑动速度范围为5.2～20.9 mm/s。结果表明：控制织构参数可获得所需的表面形貌参数,进而控制接触表面的摩擦学性能。对于相同的织构形状,在织构宽度（或直径）和面积密度一定时,织构深度越大,则偏态越小,峰态和平均谷体积越大,从而表面的摩擦系数也就越小;在织构深度和宽度（或直径）一定时,织构面积密度减小,则偏态减小,峰态和平均谷体积增大,滑动摩擦系数也减小。设计合理的表面织构能有效减小滑动摩擦系数,在该试验的速度和载荷范围内,与接触面未织构的轴承相比,凹槽织构和凹坑织构能使轴承滑动摩擦系数最大减小46.2%和60%。该研究可为脂润滑条件下相对滑动摩擦面的织构设计和摩擦性能预测提供参考。

石英玻璃固结磨料研磨工艺参数响应面模型的研究

目的通过优化工艺参数,充分挖掘固结磨料研磨加工的优势。方法采用固结磨料研抛垫对石英玻璃进行研磨,以材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Ra)为评价指标,采用3因素3水平的响应曲面法,探索工件转速、研磨压力、研磨液流速三个工艺参数对固结磨料垫加工特性的影响规律。建立三个工艺参数作用下的MRR模型和Ra模型,结合响应曲面及其等高线,获得工艺参数变量两两复合的影响规律和各目标下的最优工艺参数。最后,对最优工艺参数进行实验验证。结果实验结果及其分析表明,以最大材料去除率为目标的最佳工艺参数为:转速90 r/min,压力20.685 kPa,研磨液流速60 m L/min。以最小表面粗糙度为目标的最佳工艺参数为:转速100 r/min,压力20.685 kPa,研磨液流速80 mL/min。最优工艺的加工性能预测值为34.5 nm/min和38.5 nm,验证实验结果为37.6 nm/min和39.4 nm,二者的误差值在合理范围内。结论研抛工艺参数的响应面模型具有良好的预测能力,预测误差很小,最优工艺参数下,工件表面平整光滑,没有明显的凹坑和粗大划痕。

基于机器视觉的帧种子数识别及其应用

首先,介绍了采用机器视觉的精播排种器性能检测方法;然后,在对获取样本图像进行处理的基础上,完成帧种子数的识别,利用采样频率和排种频率之间的关系,构造了帧种子数、帧型孔数和型孔种子数频数统计模型,计算出排种器性能指标。试验表明,此方法检测误差小,速度快,精度高。

基于PLC自动定尺寸切断机系统设计

完成了一种自动定尺寸切断机的系统设计,通过分析其工作原理、确定其结构、完成了气动工作回路设计。应用Pro/E软件完成了自动定尺寸切断机的虚拟设计及装配,最后应用PLC实现了自动定尺寸切断机的软件和硬件设计。实践表明,该切断机具有结构简单、控制灵活、工作可靠性高等优点。