GCr15轴套纵扭超声磨削表面形貌预测及试验研究

目的构建纵扭超声磨削(LTUG)表面形貌预测模型,分析工艺条件和参数对表面粗糙度Ra值的影响,揭示GCr15轴套LTUG内圆表面形成机理。方法基于弹性变形对LTUG单颗磨粒运动轨迹的影响,根据切削厚度概率密度函数和相邻磨粒轨迹重叠效应,建立了多磨粒超声振动作用下的最大未变形切削厚度模型,利用表面残余材料高度公式建立了GCr15轴套内圆磨削形貌预测模型,以LTUG和普通磨削(OG)方式对GCr15轴套内圆进行试验,采用正交试验验证表面形貌模型的准确性,观察并分析LTUG和OG作用后的GCr15轴套内圆表面形貌,最后利用所建立的表面形貌模型,研究磨削参数和超声振幅对表面Ra值的影响。结果结果表明,基于所建立的表面形貌模型计算而得的表面Ra值与试验结果间的误差在13.2%以内,与OG相比,LTUG作用下的表面沟槽磨痕更均匀;LTUG作用下的表面轮廓呈现规律的周期性波动,且随振幅的增大,表面轮廓顶峰之间的间距逐渐增大;LTUG作用下的表面Ra值均低于OG,表面Ra值的降低幅度最大达到20%,随振动幅值的增大,表面Ra值逐渐减小,当振幅增大到一定程度时,表面Ra值呈现增大趋势。结论建立的LTUG形貌预测模型具有良好的准确性,在合适的工艺参数下,LTUG可明显降低表面Ra值,与OG相比,在相同时间内,LTUG作用下的磨粒运动轨迹长度更长,且LTUG区域的弹性变形对磨粒运动轨迹和最大未变形切削厚度均有不同程度的影响。

采用分形理论与微分几何的摆线针轮形貌模型

根据分形理论与微分几何,应用Weierstrass-Mandelbrot函数与矢量函数构建了摆线轮齿与针齿的表面形貌模型,该模型综合体现了摆线轮齿与针齿的宏观特征与微观特征;应用MATLAB绘制了各向同性粗糙针齿及单个摆线轮齿的二维截面图,构建了摆线轮齿与针齿的接触比例系数。通过分析可知:接触比例系数随啮合点的变化而变化,且针齿与摆线轮齿内凹部分接触时的接触比例系数远大于针齿与摆线轮齿外凸部分接触时的值;接触比例系数随分形维数的增加而减小,随摆线轮与针轮中心距的增加先增大后减小,随特征尺度、针齿半径和针轮齿数的增加而增大。

内燃机凸轮挺柱磨损数值计算方法的研究

凸轮挺柱机构是内燃机的重要零件副之一 ,其性能的优劣直接影响到内燃机的经济性和可靠性。以凸轮挺柱这对典型的高副机构为研究对象 ,在Archard磨损计算模型的基础上 ,考虑了表面形貌对凸轮机构的摩擦磨损的影响 ,并建立了表面形貌模型。根据凸轮挺柱使用时的实际工况 ,利用有限元 (FEA)应用软件对凸轮挺柱进行建模 ,分析和计算其在不同接触位置时的表面接触应力。利用C语言编程对磨损量进行计算 ,最后配以磨损实验加以验证并修正磨损系数 ,从而建立了内燃机凸轮挺柱在边界润滑状态下的考虑表面形貌的摩擦磨损的数学模型并提出了计算方法 ,为工程师们提供了一种用于凸轮挺柱耐磨性设计和预测零件寿命的手段。