超声马达摩擦学及其摩擦材料研究进展

超声马达是一种新型原动机，与普通电磁马达不同，这是一种摩擦驱动马达．为了促进超声马达的发展，对其研究中关于定子与转子界面接触驱动特性和摩擦磨损特性，超声波振动对定子和转子接触界面摩擦学特性的影响，转子摩擦材料的选择及其寿命预测等，从摩擦学角度对国内外的研究进展进行了综合归纳与评述，并且针对超声马达摩擦驱动的特点，提出了当前值得重视的一些研究内容．     

基于行波型超声马达的超声波振动减摩试验研究

提出了行波型超声马达振动减摩的几何模型,采用电磁电机驱动、电磁电机结合一路驻波振动驱动及行波型超声马达驱动3种驱动方式模拟行波型超声马达摩擦驱动特点,借助超声马达摩擦特性模拟试验装置,引入摩擦系数降低率的概念,研究了电机转速、预压力、超声波激励电压和摩擦材料等对定、转子摩擦副摩擦系数的影响.结果表明:在较高相对滑动速度、小预压力及大振幅条件下,超声波振动减摩现象显著.     

超声马达转子摩擦材料厚度对驱动性能的影响研究

制备了一系列不同厚度的摩擦材料 ,利用超声马达摩擦特性模拟试验装置 ,研究了摩擦材料厚度对超声马达空载转速和堵转力矩的影响 .基于一个简化的行波超声马达定子和转子接触模型 ,用有限元法计算了定子和转子接触变形随摩擦材料厚度的变化规律 ,提出了定子和转子具有合理接触变形的摩擦材料厚度范围 .根据试验和理论计算结果确定了摩擦材料最佳厚度 ,为超声马达摩擦材料厚度设计提供了理论依据     

超声马达转子摩擦材料磨损特性研究

利用MPX－200型销－盘摩擦磨损试验机和自制的超声马达摩擦特性模拟试验台,考察了摩擦材料在普通滑动试验和超声马达试验条件下的磨损性能,研究了接触预压紧力和负载力矩对转子摩擦材料磨损状态的影响,并借助于扫描电子显微镜和光学显微镜对摩擦材料磨损机理进行分析,指出可用绝对转差率Sf描述超声马达定子和转子相对滑动摩擦磨损程度。结果表明,摩擦材料在超声马达试验条件下的磨损状态与普通滑动试验条件下的不同,普通滑动试验时摩擦材料磨损表面形成了层状覆盖膜,而超声马达转子摩擦材料磨损表面无覆盖膜,其表面呈现犁沟磨损和疲劳剥层磨损特征,这种磨损特征随预压紧力和负载力矩变化而变化,与绝对转差率Sf有关,且存在2个临界转变区。     

超声马达梯度涂层摩擦材料研究

超声马达摩擦材料应同时具有良好的摩擦学特性和一定的接触变形要求,目前所用单一均质结构摩擦材料较难满足这一要求,需要研制新型摩擦材料.本文从摩擦学的减摩结构模型反推出一种增摩结构模型,针对超声马达对摩擦材料的要求,提出梯度涂层摩擦材料的设计思想,采用表面黏涂法研制了一种具有梯度结构的涂层摩擦材料.利用超声马达模拟试验装置考察了涂层厚度对超声马达性能的影响,初步验证了模型的正确性.在本文的试验条件下,当涂层材料表层厚度为1mm,底层厚度为0.7mm左右时,超声马达具有较好的性能.与其它种类的摩擦材料相比较,梯度涂层摩擦材料可以满足超声马达的使用要求,可望提升超声马达的性能,具有良好的发展前景.     

真空低温环境下超声马达驱动特性研究― 空载特性

利用自制的一套真空低温超声马达摩擦驱动特性测试系统,选取了4种工程塑料作为超声马达转子摩擦材料,测试出超声马达在真空低温环境下的空载转速,研究了真空度、环境温度和摩擦材料等因素对行波超声马达空载特性的影响.结果表明,随着真空度的增加,马达的空载转速下降;随着环境温度的降低,马达的空载转速下降.比较了所选4种工程塑料的驱动特性,筛选出一种在真空低温环境下空载特性较好的超声马达转子摩擦材料.     

摩擦热对髋关节假体服役寿命影响机制的研究进展

髋关节假体服役过程中会产生高于天然关节的摩擦热,引起假体与滑液温度上升进而改变髋关节假体的松动失效机制.研究摩擦热作用下假体摩擦特性、滑液润滑特性及相关细胞生物学特性,对提高假体体内使用寿命具有重要意义.本文中重点阐述摩擦热对髋关节假体服役寿命影响机制的研究进展,并对其发展趋势进行展望.     

盘式制动器摩擦噪声特性的试验分析

盘式制动器制动时产生的摩擦噪声不仅影响车辆的驾乘舒适性，还会带来严重的环境噪声污染. 摩擦噪声具有瞬时性与不确定性的特点，至今尚未形成对制动器摩擦噪声机理的统一论断. 基于盘式制动器声振试验台，研究了摩擦系数、摩擦力波动系数和等效A声级三个参数在不同制动压力和制动初速度下的变化规律，结合对摩擦片微观特性的试验分析，从摩擦学角度揭示了盘式制动器摩擦噪声的发生规律及机理. 结果表明:摩擦噪声随制动初速度的增大而减小，随制动压力的增加而先增大后减小；制动摩擦噪声由于摩擦系统不稳定而产生，其产生原因是因为摩擦副表面的沟壑与黏着引起，沟壑与黏着程度与噪声的声压与频率呈正相关关系. 研究结果对于解释制动器摩擦噪声发生机理、控制制动器噪声污染具有重要理论意义和实际价值.      

不同气氛环境中钢/铜摩擦副的高速干滑动摩擦磨损特性研究

采用MMS-1G型高温高速摩擦磨损试验机研究了在氧气和二氧化碳2种气氛环境中CrNiMo钢/H96黄铜摩擦副的高速干滑动摩擦磨损特性,采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对CrNiMo钢销试样的磨损表面形貌及其元素的化学状态进行分析,结合摩擦表面宏观温度的测量,分析了不同气氛环境中pv值对摩擦副摩擦磨损特性的影响.结果表明,在不同气氛环境中,摩擦副表现出完全不同的摩擦磨损特性,在二氧化碳气氛环境中,摩擦副的摩擦系数与CrNiMo钢的磨损率均高于氧气气氛环境中,这是由于2种气氛环境中的摩擦表面温度及其磨损机制的差异所致.二氧化碳气氛环境中的摩擦表面温度高于氧气气氛环境中的摩擦表面温度,其主要磨损机制为磨粒磨损、金属流变和粘着磨损;而氧气气氛环境中主要表现为氧化磨损和粘着磨损.     

不同温度下半金属摩擦材料的摩擦磨损性能研究

利用Ｄ－ＭＳ型定速摩擦试验机,考察了２种润滑相对半金属摩擦材料摩擦系数和磨损率随温度变化的影响情况,并采用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和Ｘ射线能量色散谱等（ＥＤＡＸ）分析了２种复合摩擦材料中各组分对摩擦磨损性能的交互作用,揭示了半金属摩擦材料摩擦磨损的特性和机制。     

盘-销摩擦系统摩擦接触力测试与特性分析

测量分析动态摩擦接触力是研究摩擦振动与噪声发生机理的关键.本文中建立了盘-销系统摩擦尖叫试验台架,成功再现了摩擦尖叫.采用三向力传感器对有无摩擦尖叫条件下的动态摩擦接触力进行了测量,并利用小波信号分解、概率密度函数、功率谱密度函数、时频分析等方法进行了分析和讨论.研究发现:在发生摩擦尖叫时,动态摩擦力和法向力发生高频波动,是系统噪声的激励源；无摩擦尖叫时的摩擦力和法向力的动态分量为典型的白噪声随机过程,呈非高斯分布；有摩擦尖叫时的摩擦力和法向力为窄带高频类谐波信号,摩擦力呈非高斯分布,而法向力近似为高斯分布；模态耦合是导致盘-销系统发生动态接触力高频波动以及摩擦尖叫的原因.     

肠道与内窥镜的生物摩擦特性研究进展

肠道是人体主要的消化吸收器官,由于其结构狭窄曲折表面结构复杂,内窥镜诊断时会产生组织损伤、胶囊滞留等并发症. 由此激发起肠道与内窥镜的摩擦特性研究,该研究对解决这些并发症以及开发无损诊断内窥镜具有举足轻重的作用. 本文概括介绍了内窥镜的种类,综述了胶囊式内窥镜与肠道、微机器人与肠道的摩擦问题,内容主要集中在两个方面:(1) 胶囊式内窥镜减摩研究,包括摩擦特性研究方法、胶囊结构与摩擦阻力的关系、摩擦机理研究、摩擦阻力预测模型建立以及内窥镜结构优化;(2) 肠内微机器人实现自主行走的增摩研究,包括增大摩擦力的方法以及机理研究. 最后,提出了该领域值得进一步解决的科学问题.     

摩擦自激振动引起摩擦面波状磨耗的试验研究

在销-盘摩擦磨损试验机上进行金属干摩擦试验，研究摩擦自激振动对盘试件磨痕表面轮廓的影响，采用激光位移传感器测量盘试件摩擦表面轮廓尺寸，用加速度传感器测量销试件的摩擦自激振动.试验结果表明：在干摩擦状态下，销-盘系统容易发生持续的摩擦自激振动，当摩擦时间达到一定数值后，盘试件的磨痕表面轮廓会出现明显的波浪形磨耗，波浪形磨损机理主要是疲劳磨损.分析表明波浪形磨耗的波长近似等于摩擦自激振动的周期与滑动速度的乘积，由此推断摩擦自激振动引起了摩擦表面的波浪形磨耗.     

摩擦力和摩擦振动的分形行为研究

在不同的摩擦磨损试验机上提取了摩擦磨损过程中摩擦力和摩擦振动的时间序列信号,采用关联维数方法研究了摩擦力和摩擦振动的分形行为．结果表明：摩擦力和摩擦振动信号具有分形特征;随着摩擦磨损过程的进行,信号分形维数的变化出现规律性的递增或递减;对于“收敛”或磨合磨损过程,不同阶段摩擦信号的分形维数趋于增大;对于“发散”的摩擦磨损过程,不同阶段的摩擦信号的关联维数趋于减小．摩擦力和摩擦振动的分形维数的变化规律同摩擦磨损过程中表面形貌分形维数的变化规律相似。     

AN APPROXIMATE ANALYTICAL SOLUTION OF THE LAMINAR BOUNDARY LAYER EQUATIONS

Using the pressure gradient as the new variable instead of.the ordinarylongitudinal coordinate x,Liu transformed the ordinary laminar boundary equationsinto a new form.On this base Liu obtained the frictional stress factor by using thegraphical method.In this paper the same variable replacement as in[1]is used and an approximateanalytical solution of the laminar boundary layer equations by the series method isobtained.The author also obtains a formula of frictional stress factor.For the case ofthe main function without the term of constant,the author makes a furthersimplification.The error of the frictional stress factor obtained by the author is stillless than 10％,compared with that of[1].     

便携式人体皮肤摩擦性能测试仪的研制

随着对人体皮肤摩擦学特性研究的展开,目前还没有适用的设备对脸颊?额头等不规则形状部位进行测试,本文研制了一种便携式的摩擦性能测试仪,并在不损害皮肤情况下进行人体皮肤摩擦性能测试,结果表明:该测试仪使用方便?性能可靠.在0.2 2N 的接触正压力和10 60nml/S 的滑行速度范围内,皮肤摩擦系数与施加的接触正压力及滑行速度无关.自然状态下,手背?手掌?前臂屈侧?前臂伸侧?前额部位皮肤摩擦系数在性别间的差距较小,但脸颊部位皮肤摩擦系数女性却远大于男性.护肤品处理后,各测试部位皮肤摩擦系数在性别间的差距都有所缩小.     

Nonlinear One-Dimensional Seismodynamic Model of a Solid with Shock Absorbing Supports

A generalized method for constructing a nonlinear one-dimensional mathematical model of a solid on massive shock-absorbing supports of five different types is justified. The periods of small oscillations of the solid about the equilibrium position are determined. The equations of motion of the solid-support system with broken frictional bond are set up__________Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 41, No. 3, pp. 135–144, March 2005.     

解三维摩擦接触问题的一个二阶锥线性互补法

针对三维摩擦接触问题的求解，给出了一种基于参变量变分原理的二阶锥线性互补法. 首先， 基于三维Coulomb摩擦锥在数学表述上属于二阶锥的事实，利用二阶锥规划对偶理论，建立 了三维Coulomb摩擦接触条件的参变量二阶锥线性互补模型，它是二维Coulomb摩擦接触条 件参变量线性互补模型在三维情形下的自然推广；随后，利用参变量变分原理与有限元方法， 建立了求解三维摩擦接触问题的二阶锥线性互补法. 较之于将三维Coulomb摩擦锥进行显式 线性化的线性互补法，该方法无需对三维Coulomb摩擦锥进行线性化，因而在保证精度的 前提下所解问题的规模要小很多. 最后通过算例展示了该方法的特点.     

活塞二阶运动及活塞裙部摩擦的瞬态分析

为分析不同工况下内燃机活塞-缸套系统的摩擦学和动力学行为,本文从内燃机系统动力学分析入手,结合流体润滑方程,建立了考虑系统变惯量影响的活塞二阶运动与摩擦学行为的瞬态分析模型.以某型号单缸机为例,计算和比较了整个启动过程中曲轴转速、二阶运动及摩擦功耗的变化;对比分析了启动时第一周期与稳定运行时某一周期内活塞二阶运动和活塞裙部摩擦学行为的差别.结果表明:该模型可应用于内燃机动力学和摩擦学行为的稳态及瞬态分析.     

无石棉自增强摩擦材料的研制与性能研究

为了消除石棉基增强摩擦制动材料对环境和人体的危害，以α－氨丙基三乙氧基硅烷为活化剂，对取自粉煤灰的漂珠进行活化处理，再以其作为基础增强填料替代石棉，成功地研制出新型无石棉自增强摩擦材料．这种新材料的基本组成除增强剂漂珠外，还有树脂－橡胶粘结剂和摩擦改善剂等．检测和试用结果证明，在给定的试验条件下，与石棉增强的摩擦材料相比，这种无石棉自增强摩擦材料的摩擦学性能好，制动时间短，偶件的磨损很小，而且漂珠价廉易得，并为粉煤灰的再生利用找到了一条新途径