點磨削零件表面形貌特征及摩擦學特性研究.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整性。點磨削零件表面形貌對零件摩擦學性能和接觸特性具有重要影響。
　　本論文是結合國家自然科學基金資助項目(51075065):基于點磨削復合加工的表面完整性控制技術及理論研究完成的。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系以及干滑動接觸條件下表面紋理方向對接觸應力、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上提出點磨削零件表面形貌的設計和實現(xiàn)方法。具體研究內容如下：
　　(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上，基于點磨削加工的特點，采用理論分析與試驗研究相結合的方法，研究了表面紋理方向對表面分形維數(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。試驗結果表明，當表面紋理方向角為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)值求解結果，分析了點磨削表面紋理方向對零件平均油膜壓力、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對表面支承長度率的影響，得到表面紋理

5、方向對零件耐磨性影響規(guī)律，并通過試驗分析表面紋理方向對表面支承長度率曲線的影響規(guī)律。基于分形理論建立點磨削零件的接觸力學模型，建立實際接觸長度與接觸應力之間的關系方程。用Matlab軟件對接觸力學模型進行分析，得出應力—實際接觸長度曲線與各個變量的關系。
　　(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對零件摩擦學特性的影響。結果表明，在流體潤滑條件下，當載荷和速度合適時，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，零件摩擦學性能較好;當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特性的影響規(guī)律，提出特定工況條件下表面形貌設計的理論，得到使摩擦學性能最優(yōu)的表面形貌參數(shù)。應用表面形貌參數(shù)與點磨削加工參數(shù)之間的關系，確定合理的點磨削加工參數(shù)，