表面织构对高速插针机构导轨的表面摩擦性能影响

以插针机中具有表面织构的导轨摩擦副为研究对象,考虑表面粗糙度、载荷波动、速度变化、时变油膜挤压效应等因素,分析表面织构对其摩擦性能的影响。应用计算机模拟生成具有自相关函数的粗糙表面,将Greenwood和Tipp建立的粗糙度接触模型以及Patir和Cheng修正后的平均油膜流体润滑模型耦合构建混合摩擦模型,通过MATLAB软件计算出凸轮的1个转动周期内的每个时刻的油膜压力、微凸体压力、油膜厚度。分析了混合润滑阶段摩擦副的油膜压力分布特点,以及织构数量、表面粗糙度、表面织构尺寸参数对摩擦副润滑特性的影响。结果表明：当底座摩擦副粗糙度方差增大时,油膜压力随之减小;微型凹坑半径取60μm,面积占有比取40%,微型凹坑深度取5μm时摩擦副取得最优润滑效果。     

滤波减速器轮齿表面瞬态微观弹流润滑模型

针对滤波减速器接触齿对多、齿间润滑状况复杂这一问题,建立了滤波减速器轮齿弹流润滑模型.该模型综合考虑了啮合齿对载荷分配、齿面几何间隙以及齿面加工粗糙度等因素,并采用牛顿(有限元)法实现了该润滑模型的完全数值解,得到了齿间油膜厚度、油膜压力沿啮合线的分布规律以及粗糙度对轮齿润滑特性的影响.结果表明:齿间油膜厚度和压力沿着啮合线变化,且存在着振荡和突变现象;加工粗糙度会导致齿面油膜厚度减小,润滑情况变差;正弦波状粗糙度表面的压力、膜厚值接近于真实粗糙度表面,一定程度上可以采用正弦波状粗糙度模拟齿面真实加工粗糙度.     

极端工况静压支承润滑状态的微间隙油膜形貌表征

极端工况条件下静压支承运行过程中的极易发生摩擦学失效且润滑状态极难获得,为解决此技术难题,设计一种新型油垫可倾式静压支承结构,形成静动压混合推力轴承,提出利用微间隙油膜形貌来表征静压支承润滑状态的想法。针对新型双矩形腔油垫可倾式静压支承,建立温升和功耗、热固耦合变形、流固耦合变形及油膜形状等数学模型。分析极端工况下微间隙油膜温度场和油膜压力场分布特征,求得摩擦副热力耦合变形,获取三维油膜形貌,判断静压支承润滑状态。搭建油膜厚度测量装置,获得油膜厚度状态,验证理论分析和数值模拟所获得的油膜形貌的正确性。结果表明：极端工况下该结构润滑效果大大改善,轻载高速时热变形起主导作用,油膜厚度差异较大。低速重载时力变形占主导地位,油膜较平滑。油腔外侧封油边交角处变形最大,此处油膜最薄,易发生摩擦学失效。     

MWEDM表面三维粗糙度的小波评定基准面

针对目前三维粗糙度小波基准面分析中,最优小波基的选择和小波分解次数的确定主要依据经验确定的问题,通过比较微细电火花线切割加工表面三维形貌的小波重构精度选择最优小波基.根据小波变换能量守恒特征,小波在分解单一信号时,其分解能量服从指数分布的方法确定三维粗糙度小波基准面的分解次数,提取出微细电火花线切割加工表面三维粗糙度小...     

微凸体油膜弹性支承效应的分析与研究

为证实微凸体油膜弹性支承效应的存在,研究采用了两次正交试验法,并进行28次刨切实验.结果表明,无油刨切与涂油润滑刨切所产生的切屑参数有明显区别,从而验证了微凸体油膜弹性支承效应的客观存在.     

半导体硅材料微细电火花加工技术

为了拓展微细电火花加工技术的应用领域,开展了半导体硅材料的微细电火花加工技术研究,从硅材料的抗腐蚀系数、掺杂浓度、掺杂类型以及硅材料的晶向特性等几方面对硅材料的微细电火花加工性能进行研究;在自主开发的微细电火花加工机床上进行了大量工艺实验,研究了不同加工规准下不同掺杂类型硅材料的微细电火花加工工艺规律,并与加工不锈钢材料的工艺规律进行对比分析;阐述了不同工作液类型对硅材料加工后性能的影响;在此基础上进行硅材料的微结构加工实验,给出加工实例.在N型硅和P型硅上分别加工出了最窄梁宽为23μm和12μm的微细梁,并在P型硅上实现了直径为0.15 mm的微半球以及外环直径为4mm,具有24个微型叶片的微型涡轮盘的加工.     

冷轧界面油膜厚度对表面形貌转印过程的影响

为研究冷连轧过程中接触界面润滑油膜厚度对表面形貌转印过程的影响,在跟踪实际生产中带钢表面形貌的基础上,结合轧辊表面磨损形貌以及润滑分析确定的界面油膜分布,建立真实表面接触的带钢形貌生成模型,用跟踪测量轧辊服役期内生产带钢表面的粗糙度对模型进行验证.利用模型分析在不同磨损状态下电火花毛化轧辊油膜厚度对转印形成带钢表面形貌的影响规律.结果表明:轧辊表面处于不同磨损状态时,带钢表面Ra的转印率随着油膜厚度的增加而减小;轧辊表面磨损后转印形成的带钢表面P_c的转印率在油膜厚度增加的初期基本保持不变,而后急剧减小.     

微齿轮轴的微细电火花加工

采用微细电火花铣削与微细电火花线切割组合加工复杂微小零件。以带轴的微小齿轮为例,在分析其结构特点及微细电加工特性的基础上,规划了微小齿轮轴的组合电加工工艺流程,分析了组合加工中的精度和效率,实现了节圆直径为350μm的微小齿轮轴的制造。     

线接触微极流体弹流润滑及其完全数值解

本文应用A.C.Eringen的微极流体理论,对含有固体微粒添加剂的润滑流体进行线接触弹流润滑理论分析。对于不可压缩的微极流体,采用Newton-Raphson法求得等温弹流润滑的完全数值解,从而获得不同工况下弹流润滑的压力分布和油膜形状。计算结果表明,微极流体较之牛顿流体,其压力分布无明显改变,而油膜厚度则显著增加。     

液压马达线接触球铰副的弹流分析

改善曲轴连杆液压马达球铰副的润滑性能是滑靴副静压支承可靠工作的前提条件,为此提出了一种摩擦特性优于现有结构的线接触球铰副结构;在给出速度和载菏求解方法的基础上,应用弹性流动润滑的理论对其润滑特性作了数值计算分析,着重考察了切线张角、球窝母线半径及球头半径对油膜形成的影响。     

两柱掩护式液压支架空间承载特性研究

针对两柱掩护式支架基于平面力系的承载区适应性单一,难以反映顶梁纵向对称面以外区域承载特性的问题,提出采用“承载体”分析支架的承载特性。运用空间力学解析法,以顶梁为研究对象推导“承载体”外表曲面解析式并分析承载面重叠时的选取原则;对“承载体”进行纵向和横向切面,得到支架纵、横两向承载特性;分析承载体的体积与支架参数之间的关系,并与已有的计算结果进行对比。结果表明：承载面的选取应遵循各液压构件承载力最小值的原则,并要满足立柱承载力在顶梁承载范围内为正值;“承载体”随支架高度而变化,并与支架高度存在一一对应关系;纵向承载区的2个极值点及面积都在支架纵向对称面处取得最大值并向两侧立柱双向衰减,横向承载区按照分布特征可分为3种类型;增大立柱上铰点到顶梁末端距离、立柱间距、平衡千斤顶的工作阻力及与水平夹角均能增大承载体的体积;“承载体”纵向对称面处的承载区分布特征以及支架参数对承载能力的影响都与已有计算结果吻合,因此“承载体”能够反映支架顶梁任意区域的承载特性,“承载体”的体积可以作为支架参数优化的标准。     

单叶片全尺寸螺旋锚桩竖向拉拔试验研究

对叶片镶嵌有微型土压力盒的自制全尺寸单叶片螺旋锚桩进行竖向拉拔试验,记录不同埋深下安装扭矩、桩身位移和叶片表面土压力随上拔荷载的变化情况。分析安装扭矩、极限抗拔承载力与埋深比三者之间的相互关系,并初步探究螺旋叶片表面的土压力分布规律。结果表明,在试验研究范围内,安装扭矩和极限承载力都随埋深比的增加呈线性增大,二者受共同因素影响,线性相关程度明显;在上拔过程中,叶片上表面土压力增量从根部到边缘呈逐渐增大趋势,下表面土压力增量则远小于上表面,且大部分区域压力基本保持不变,少数边缘区域增大;叶片上下表面土压力合力随上拔荷载的增加而增大;桩土之间摩阻力的发挥则呈抛物线形,当上拔位移达到土体破坏极限位移量时,摩阻力达到峰值,而后逐渐减小到零;可以通过叶片表面土压力的分布来计算螺旋锚桩的拉拔承载力。     

煤矿塌陷区地基稳定性与承载力研究现状分析

煤矿塌陷区在我国分布较广泛,为了保证国家建设的需要和节约耕地,就必须对塌陷区土地进行科学开发和利用,使其恢复为建设用地.在综合分析大量文献的基础上,从老采空区的活化机理、地表沉陷与变形规律等方面,分析了煤矿塌陷区地基稳定性和承载力的研究现状.分析研究表明,提高塌陷区土地利用率的关键是需要准确分析和计算出地基的承载力.煤矿塌陷区地基稳定性和承载力研究,对于提高土地的利用率、保护耕地,促进我国经济和社会的协调和可持续发展等,具有十分重要的理论价值和现实意义.     

基于热弹流的滤波减速器转臂轴承润滑性能分析

由于载荷、接触几何、粗糙表面、热效应等因素的影响,分析不同工作条件下滤波减速器转臂轴承工作界面润滑状态较为困难,为了研究转臂轴承润滑性能,本文建立了转臂轴承的热弹流混合润滑模型。以静力学和运动学建立滤波减速器转臂轴承(球滚动体-滚动轴承）力学模型,结合点接触热弹流混合润滑理论建立轴承热弹流润滑模型,使用离散卷积快速傅里叶变换方法求解弹性变形和表面温升,使用有限差分法求解雷诺方程和能量方程,分析轴承接触副物理尺寸、载荷、卷吸速度和接触副粗糙表面等外部工况对轴承润滑特性以及表面下应力的影响。从数值模拟结果中可以看出：较大滚动体半径有益于轴承润滑油膜形成,提高轴承的承载能力;不同的机械加工表面下接触副平均膜厚和温度随转速和滑滚比变化趋势相同;轴承接触副润滑状态从混合润滑进入全膜润滑状态,油膜内最大温升先减小后增大;提高机械加工表面光洁度有利于提高转臂轴承润滑状态,减小最大表面下应力,提高表面接触强度。本文建立的转臂轴承热弹流混合润滑模型可以模拟接触和流体动压润滑同时存在的混合润滑状态,可以反映转臂轴承在各种工作条件下润滑性能,可以进一步判断其工作效率和使用寿命。     

滚动表面误差激励的球轴承振动分析

本文研究滚动表面误差所产生的球轴承振动特性,提出了用等效误差来描述轴承各零件滚动表面误差的方法,建立了由误差引起的球轴承振动模型,讨论了误差的空间谱与振动频谱之间的关系。采用实验方法测试并确定模型参数。本文的分析方法对指导低噪声轴承设计具有一定的理论意义,还可进一步推广应用于滚动轴承的状态监测领域。     

具有半球形凹坑表面的滑动轴承润滑分析

具有非光滑表面的滑动轴承具有一些独特的性质,适当的表面凹坑对径向滑动轴承的润滑性能可能有一定的改善作用。为研究球形凹坑对径向滑动轴承润滑特性的影响,本文建立了具有不同形式球形凹坑的径向滑动轴承润滑分析的数学模型。利用有限差分法进行求解,得到径向滑动轴承的油膜压力与承载力,并研究凹坑的个数、尺寸、分布规律及凹坑深度对径向滑动轴承的润滑特性的影响。计算结果表明:与光滑面相比,在充分润滑状态及轴承几何运动参数不变情况下,合理的凹坑个数、尺寸参数、分布形式及凹坑深度对提高径向滑动轴承的油膜压力及承载能力具有一定的改善作用。     

单牙轮钻头轴承接触应力分析

采用Pro／M分析软件，利用接触问题的有限元法，对单牙轮钻头轴承内接触受力做了进一步的分析和研究。对轴承内应力的分布，轴向栽荷与径向载荷的关系，钻头结构参数、钻压与接触应力和接触面积的关系作了论述，得出了轴颈上接触应力的分布规律曲线，提出了轴承设计应注意的问题。     

超低温重载工况下陶瓷球失效分析

混合轴承陶瓷球在超低温重载条件下工作6 h发生表面局部剥落.为找出失效原因,提高混合陶瓷轴承的寿命和工作可靠性,对发生局部剥落的陶瓷球进行宏观、微观断口显微分析和金相分析.结果表明,发生早期疲劳的陶瓷球与含裂纹陶瓷球滚动接触疲劳试验的失效形式相同.导致实验中陶瓷球失效的原因是陶瓷球表面存在的裂纹扩展,这些裂纹来源于材料中含有较大的夹杂物,并提出了改进措施.     

楔形桩极限承载力提高机理研究

为研究楔形桩相对等截面桩极限承载力提高机理及楔形桩承载力特性,根据楔形桩承载机理,将楔形桩承载过程分为弹性变形及挤土塑性破坏两个阶段.假定桩侧土体发生破坏时应力状态服从Mohr-Coulomb强度准则,建立了楔形桩承载力分析模型并提出了楔形桩极限承载力增大系数.通过与已有模型试验分析对比验证了本文解答的合理性.在此基础上,分析了承载力增大系数随桩-土界面摩擦系数、楔形角、静止土压力系数等的变化规律.结果表明:本文理论方法能够较为合理地预测楔形桩的极限承载力;楔形桩承载力增大系数随着土体内摩擦角增大而增大,但随着静止土压力系数和桩-土界面摩擦系数增大而减小,同时存在特定的楔形角使得承载力增大系数最大.