基于局部摩擦因数模型的切削力预测建模

基于局部摩擦因数模型分别建立前刀面摩擦区、切削刃钝圆区、后刀面摩擦区的受力预测模型,进而获得切削力预测值.以钨钼系高速钢（W6Mo5Cr4V2Al）刀具和20Cr2Ni4合金钢为研究对象建立直角切削实验,通过三向测力仪测量直角切削主切削力和切深抗力,并与预测切削力进行对比,数值基本吻合.分析了切削参数以及刀具前角对切削力大小的影响规律.结果表明切削力随切削速度和刀具前角的增加有减小的趋势,随着切削深度的增加明显增大.      

湿式铜基摩擦副局部接触对摩擦因数的影响

考虑金属的热衰退特性及温度、压力和摩滑速度对混合润滑油膜的影响,建立了湿式铜基摩擦副局部接触摩擦因数计算模型,研究了摩滑过程中湿式铜基摩擦副局部接触状态下摩擦因数的变化规律,并通过销-盘摩擦因数测量实验对摩擦因数计算模型进行了验证.研究结果表明:摩擦元件屈曲变形导致摩擦元件间摩擦状态发生变化,在局部接触条件下,接触区摩擦状态随温度升高可分为油膜主导阶段、微凸峰主导阶段、摩擦因数上升阶段和热衰退阶段4个阶段.其中,油膜主导阶段会随摩滑速度的减小而消失.干摩擦状态下,摩滑速度对摩擦因数影响较小.在混合润滑状态下,摩擦因数随摩滑速度增加而下降,且温度越小摩擦因数衰减越显著.局部接触区平均面压较小时,压力对摩擦因数影响较小,当压力超过100 MPa时,接触面压力开始对混合润滑中的油膜主导阶段产生影响,此时摩擦因数随压力升高而增大.      

切削加工中的刀-屑接触区应力分布计算模型建立

切削加工中,刀—屑接触区的应力分布直接影响着切削加工性能、切削温度分布及刀具磨损等,本文通过对直角切削时的切削力的分析和刀—屑接触长度的计算,建立了刀屑接触区的正应力与剪应力的分布计算模型,通过该模型可直接得到刀具前刀面的应力分布情况.     

基于最大回正力矩的轮-地摩擦因数估计法

轮-地摩擦因数是对车辆控制尤其是车辆主动安全控制系统非常重要的一个量,但现有的方法却很难对其准确地测量,在介绍Brush轮胎模型的基础上,针对轮胎侧偏特性做了不同载荷下的单轮台架试验,验证了轮胎模型的准确性.在深入分析电动助力转向系统(EPS)动力学特性的基础上,利用EPS自带传感器测量了转向系总的回正力矩,并推导出了最大回正力矩与轮-地摩擦因数间的线性关系.通过提出3个假设,理论推导了利用现有传感器判断回正力矩峰值时刻的方法并进一步提出了轮-地摩擦因数的最大回正力矩估计算法(MAMM).通过多种工况下的仿真计算和试验分析发现该估计方法适用于各种不同路面且具有很高的估计精度.     

手推式摩擦因数测试车的应用研究

为了分析手推式摩擦因数车在路面抗滑性评价中的应用,介绍了手推式摩擦因数测试车的工作原理、构造和测试方法。选取典型表面饰纹方式处理的高等级水泥路面作为试验段,对手推式摩擦因数测试车以及摆式仪、铺砂法、连续式摩擦因数测试车(SAFEGATE)、横向式摩擦因数测试车(SCRIM)进行测试,利用相应的测值回归出手推式摩擦因数测试车测值与不同测试设备测值之间的相关性公式,并进行了对比分析。结果表明:手推式摩擦因数测试车测值与摆值、构造深度的相关性与路面饰纹类型有关,对拉毛及露石2种类型有较好的相关性,与刻槽类型则相关性较差;对试验路选取的饰纹类型,手推式摩擦因数测试车测值与纵向摩擦因数、横向摩擦因数均有良好的相关性;手推式摩擦因数测试车与横向式摩擦因数测试车评价路面抗滑力等级的测试结果基本一致,说明手推式摩擦因数测试车评价路面的抗滑力是可行的。     

基于摩擦因数变化率的离合器可靠性补偿控制研究

针对过大的摩擦因数变化率可能引发离合器控制失效的问题,提出了一种基于摩擦因数变化率的可靠性补偿控制方案.利用SAE#2试验台,在不同输入转速、油温、油压下,完成了摩擦副摩擦因数试验,获得了摩擦因数随工作参数的变化规律.基于摩擦因数变化率建立了失效评价模型,并设计了补偿模糊控制方案.台架试验结果表明,在摩擦因数变化率较大的高温重载工况下,改进后的控制算法有效延长了离合器接合时间,提高了离合器摩擦副的工作可靠性.     

轴承摩擦因数对展平辊随动性能影响的研究

以某600 mm铜带精轧机展平装置擦划伤带材问题的解决为例,根据其参数配置以及生产过程中的工艺道次记录表,当轧制材料为H68铜合金时,对该展平装置随动性能进行分析,通过数学建模采用MATLAB计算求解.针对计算结果进行分析,结合实际生产中带材擦划伤问题的处理结果,得出如下结论：在展平装置设计时,根据轴承所受当量载荷的大小,轴承的摩擦因数选取十分重要,就该展平辊参数条件而言,轴承摩擦因数范围为0.001～0.030,随着当量动载荷的增大,当轴承摩擦因数超过0.028时,展平辊随动性能已不能满足实际生产要求.     

基于柔性铰链的滑雪板摩擦因数测试装置设计及试验

针对国内缺乏滑雪板摩擦因数检测装置的问题,设计了一种基于柔性铰链的滑雪板摩擦因数测试装置.在研究滑雪板摩擦因数测试理论的基础上,确定加载方案,完成测试装置结构设计;确定柔性铰链设计参数,进行仿真分析,确定形变量与载荷之间的关系,验证设计的合理性;搭建滑雪板摩擦因数测试装置物理样机,开展测试及对比试验.测试结果表明：该测试装置能够有效测量出滑雪板与雪面间的摩擦因数,验证了该设计的正确性及合理性.     

压缩机主轴-叶轮摩擦性能及过盈装配主轴弯曲变形研究

通过实验测量了压缩机主轴材料(40NiCrMo7)和叶轮材料(FV520B)的摩擦因数,其值在0.12~0.25,具体大小与法向接触压力和表面粗糙度有关.结果表明,法向接触压力只有大于约36kN以后才会使摩擦因数轻微增大,而表面粗糙度对摩擦因数的影响更显著,也更复杂.摩擦因数随FV520B表面粗糙度增大整体会呈现增大趋势,但却随着40NiCrMo7表面粗糙度的增大而减小,犁沟效应和微黏着区的产生是导致这种变化的原因.在此基础上,通过有限元计算分析了降温不均时摩擦因数和过盈量对压缩机主轴过盈装配时弯曲变形的影响.结果表明,降温不均是导致主轴过盈发生弯曲变形的重要诱因,而摩擦因数与过盈量对弯曲变形存在耦合影响.当摩擦因数保持恒定时,主轴弯曲变形会随着过盈量的增大呈现出先增大后减小的趋势.从另一角度来看,当过盈量保持恒定且小于某一临界值时,摩擦因数增大会导致主轴弯曲变形增大,但当过盈量大于该临界值后,随摩擦因数增大主轴弯曲变形反而会减小.对这种现象给出了定性的分析.     

应用测力—落刀装置对积屑瘤、鳞刺的研究

本文研制了一种测力—落刀装置,对积屑瘤和鳞剌的某些问题进行了试验研究。结果表明:在积屑瘤存在的区域内,由于刀具实际前角的增加,以及切屑与积屑瘤的接触长度小于自然接触长度,从而导致了切削力的降低。积屑瘤不是整体稳定不变的,也不是高频地整体脱落后再重新生长。而是基体比较稳定,头部产生高频的分裂、成长,其分裂的部分留在工件表面成为鳞剌,同时,引起了切削力的较大波动。切削力动态分量越大,相应的鳞剌高度越高。     

考虑粗糙表面接触的连接面黏滑摩擦建模

基于Kragelsky-Demkin粗糙接触理论和Iwan迟滞非线性模型,建立了一种考虑界面粗糙度参数的连接界面非线性力学模型。首先建立了连接界面恢复力分布与表面粗糙度参数之间的关系,导出了临界滑移力的分布密度函数;然后结合连续Iwan迟滞非线性唯象模型,导出了连接界面切向载荷与切向相对位移之间的关系,以及界面单位周期能量耗散与切向振荡载荷幅值之间的关系;最后研究了粗糙度参数对界面宏观力学行为的影响。结果表明:建立的模型能够直接反映界面宏观力学响应与表面粗糙度参数之间的关系;连接界面切向恢复力与相对位移之间为非线性关系,切向连接刚度随相对位移增大而减小;激励幅值相同时,表面粗糙度参数越大,则切向连接刚度越大,单位周期的能量耗散越小;当激励幅值不足以引起宏观滑动时,单位周期能量耗散与激励幅值之间为幂函数关系。     

土工格栅与膨胀土界面摩擦阻力系数试验研究

为满足土工合成材料在道路工程应用中的技术要求,开展了合理选取土工格栅与膨胀土界面摩擦阻力系数的研究.以正交设计原理为指导,选取筋土界面参数的4个影响因素(上覆压力、膨胀土体含水量、土工格栅尺寸和拉拔速度),进行了筋土界面摩擦阻力系数测试的拉拔试验.通过分析筋土界面各参数的影响因素,提出了当量拉拔位移的概念和筋土界面参数拉拔试验测试结果的过程分析方法,获取了各影响因素对摩擦阻力系数的影响程度及其在拉拔试验过程中的变化规律,并提出了拉拔试验的测试要求、步骤和结束标准.     

双粗糙表面接触模型中微观摩擦系数的确定

通过考察双粗糙表面接触模型中微观摩擦系数的取值对接触表面的法向变形与法向载荷关系的影响,研究了磨削表面接触模型中微观摩擦系数的取值问题。采用表面轮廓仪测量磨削表面的轮廓数据,然后建立二维弹塑性有限元模型,计算不同微观摩擦系数时试样的法向变形与法向载荷关系。计算结果表明,接触表面间的微观摩擦系数对低面压下的接触变形影响比较大,载荷比较高的时候,摩擦系数的取值并不显著影响接触变形。在微观摩擦系数不为零时,法向变形与法向载荷关系曲线存在一个下陷区,摩擦系数越小,下陷区越小。与实验结果对比,发现忽略摩擦系数的计算结果与通过实验获得的法向变形与法向载荷关系最为接近,双粗糙表面接触模型中忽略微观摩擦系数比较合适。此外还根据计算结果研究了微观摩擦系数的取值对最高接触应力和真实接触面积的影响,发现忽略微观摩擦时,接触应力水平降低,真实接触面积有减小的趋势。     

摆线传动试验中接触温度和摩擦系数的测量

介绍在摆线传动的胶合模拟试验中接触温度和摩擦系数的测量方法,找出了接触温度、摩擦系数随载荷、速度、摩擦表面处理及润滑剂的变化规律。摩擦系数随载荷的增加而降低。采用特制摆线油承载能力的下限与上限分别是50~＃油的2.43～4.25倍;稳定运转时摩擦系数为0.04～0.048略高于50~＃机械油;油温最高时为100℃.试件表面磷化处理,胶合承载能力的上下限较不磷化可分别提高80～180％,摩擦系数由0.035降为0.029,油温最高为70℃.     

简谐P波透过摩擦接触界面的实验分析

工程结构中存在着大量的接触界面,接触界面只能承压不能承拉。含有接触界面的材料或结构受地震、冲击等动荷载作用时,可能引起界面的局部分离和滑移,从而导致问题的非线性。对简谐P波垂直入射接触界面问题进行了实验研究。观测分析透射波时域波形和频域曲线的变化,给出了透射波高阶频率幅值随外加荷载的变化规律,以期为无损探测材料接触型缺陷以及定量测定界面接触力提供参考。     

基于分形接触的湿度对静摩擦因数影响分析

采用分形接触模型推导并计算了由水膜的弯月面效应引起的附加静摩擦力,得到了由水膜的弯月面效应引起的附加静摩擦力的表达式,表明随着分形维数D的增大和分形粗糙度G的减小,计算的附加静摩擦系数增大,同时随着相对湿度的增加,水膜厚度增加,附加的静摩擦系数增加.     

Modeling of Rolling Contact Friction of Ball Bearings at Elevated Temperature

In order to predict the rolling friction coefficient and analyze the effects of material compatibility on the friction coefficient at elevated temperature (from room temperature to 600 ℃),a theoretic c...