過(guò)盈連接組件在汽車、電子、航空航天等機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛,其連接質(zhì)量直接影響設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。過(guò)盈組件的裝配通常采用壓入法。壓入法裝配工藝由于組件界面間摩擦力較大,磨損嚴(yán)重,導(dǎo)致組件的連接力下降。為了減小摩擦力和磨損,增加連接力,本文將超聲振動(dòng)應(yīng)用于過(guò)盈組件的壓裝過(guò)程中,重點(diǎn)研究超聲壓裝過(guò)程中過(guò)盈組件接觸界面的磨損問(wèn)題。首先根據(jù)課題內(nèi)容,研究傳統(tǒng)過(guò)盈裝配技術(shù)和超聲輔助加工的研究現(xiàn)狀及其摩擦磨損特性,對(duì)摩擦磨損基本原理和Archard粘著磨損模型和磨粒磨損模型也做了深入研究。然后通過(guò)測(cè)量軸和套筒的溫度,排除了超聲軟化效應(yīng)對(duì)摩擦磨損的影響。結(jié)合對(duì)超聲壓裝減摩機(jī)理的分析和傳統(tǒng)壓裝的磨損計(jì)算模型,確定了超聲壓裝磨損計(jì)算模型。最后根據(jù)超聲壓裝的磨損計(jì)算模型確定研究超聲壓裝時(shí)的磨損主要是研究組件接觸界面的徑向應(yīng)力、切向應(yīng)力相對(duì)于傳統(tǒng)壓裝時(shí)的變化,重點(diǎn)是振幅對(duì)切向應(yīng)力的影響�；贏baqus有限元軟件建立過(guò)盈連接組件超聲壓裝模型,分析傳統(tǒng)壓裝和超聲壓裝過(guò)程中組件觸界面的徑向應(yīng)力、切向應(yīng)力的變化規(guī)律,以及這種變化規(guī)律對(duì)磨損造成的影響。為了便于后續(xù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量和研究,把對(duì)切向應(yīng)力的研究轉(zhuǎn)化為對(duì)摩擦力的研究,分析了超聲振幅、頻率、過(guò)盈量、摩擦系數(shù)、壓裝速度對(duì)摩擦力的影響。結(jié)果表明壓頭振動(dòng)頻率和壓裝速度對(duì)減摩效果無(wú)影響。一般引起摩擦力增大的因素(過(guò)盈量增加、摩擦系數(shù)增加)都會(huì)使減摩效果減小。其它因素不變時(shí),壓頭振幅增加,減摩效果增加。根據(jù)超聲壓裝磨損理論可知,振動(dòng)頻率和壓裝速度對(duì)磨損無(wú)影響,過(guò)盈量或摩擦系數(shù)增加,磨損增加,而振幅增加,磨損減小。建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超聲壓裝減摩率預(yù)測(cè)模型,預(yù)測(cè)誤差在6%以內(nèi),為超聲壓裝壓裝力計(jì)算和磨損控制提供了一定的理論基礎(chǔ)。最后搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行傳統(tǒng)壓裝和超聲壓裝實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,超聲壓裝可以明顯減小摩擦力,過(guò)盈量越小,減摩效果越好。當(dāng)過(guò)盈量為14μm時(shí),引入超聲振動(dòng)沖擊后的摩擦力可減小29.12%。由此可以推斷,過(guò)盈量越小,超聲壓裝時(shí)過(guò)盈組件接觸界面的磨損也越小。Abaqus有限元模擬得到的傳統(tǒng)壓裝和超聲壓裝的摩擦力、減摩率和實(shí)驗(yàn)值基本吻合,所以有限元模型是合理的。把壓裝完成后的軸和套筒切開(kāi),使用掃描電鏡觀察后發(fā)現(xiàn),壓裝過(guò)程中的磨損類型主要是磨粒磨損中的犁削磨損,并且超聲壓裝的過(guò)盈組件的磨損程度小于傳統(tǒng)壓裝的過(guò)盈組件,傳統(tǒng)壓裝的組件界面還發(fā)生了粘著磨損。最后通過(guò)壓出力測(cè)量實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明超聲壓裝可以減小磨損,提高過(guò)盈組件連接質(zhì)量。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH131.7;TB55
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 傳統(tǒng)過(guò)盈裝配技術(shù)及現(xiàn)狀
        1.2.1 冷裝法和熱裝法
        1.2.2 傳統(tǒng)壓入式裝配技術(shù)
        1.2.3 傳統(tǒng)過(guò)盈裝配摩擦特性的研究
    1.3 國(guó)內(nèi)外滑動(dòng)磨損研究現(xiàn)狀
    1.4 國(guó)內(nèi)外超聲輔助加工研究現(xiàn)狀
        1.4.1 超聲輔助材料成形工藝和機(jī)理研究
        1.4.2 超聲減摩效應(yīng)研究
        1.4.3 超聲輔助加工磨損特性研究
    1.5 國(guó)內(nèi)外超聲輔助壓裝研究現(xiàn)狀
    1.6 本文主要內(nèi)容及章節(jié)安排
2 摩擦磨損基本原理介紹
    2.1 引言
    2.2 摩擦
        2.2.1 滑動(dòng)摩擦定律
        2.2.2 滑動(dòng)摩擦機(jī)理
        2.2.3 靜摩擦
    2.3 磨損
        2.3.1 粘著磨損及Archard計(jì)算模型
        2.3.2 磨粒磨損及其計(jì)算模型
        2.3.3 其它磨損類型
    2.4 本章小結(jié)
3 超聲壓裝磨損機(jī)理理論研究
    3.1 引言
    3.2 壓裝實(shí)驗(yàn)所用實(shí)驗(yàn)件結(jié)構(gòu)及材料屬性
    3.3 過(guò)盈配合連接實(shí)驗(yàn)零件應(yīng)力計(jì)算
    3.4 超聲壓裝減摩機(jī)理分析
    3.5 傳統(tǒng)壓裝磨損計(jì)算公式
    3.6 超聲壓裝磨損計(jì)算公式
    3.7 本章小結(jié)
4 超聲壓裝有限元模擬分析及減摩率預(yù)測(cè)
    4.1 引言
    4.2 Abaqus有限元模擬軟件介紹
    4.3 傳統(tǒng)壓裝和超聲壓裝有限元模擬
        4.3.1 壓裝幾何模型建立
        4.3.2 壓頭、軸和套筒材料屬性定義
        4.3.3 壓頭和軸及軸和套筒間相互作用定義
        4.3.4 有限元模型網(wǎng)格劃分
        4.3.5 壓頭超聲振動(dòng)的施加方法
    4.4 有限元模擬結(jié)果分析
        4.4.1 軸和套筒接觸界面徑向應(yīng)力分析
        4.4.2 軸和套筒接觸界面切向應(yīng)力分析
        4.4.3 振幅對(duì)接觸界面摩擦力的影響
        4.4.4 振動(dòng)頻率對(duì)接觸界面摩擦力的影響
        4.4.5 過(guò)盈量對(duì)接觸界面摩擦力的影響
        4.4.6 摩擦系數(shù)對(duì)接觸界面摩擦力的影響
        4.4.7 壓裝速度對(duì)接觸界面摩擦力的影響
    4.5 各工藝參數(shù)對(duì)摩擦磨損的影響分析小結(jié)
    4.6 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的減摩率預(yù)測(cè)
        4.6.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)介紹
        4.6.2 利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)減摩率
    4.7 本章小結(jié)
5 超聲壓裝實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備搭建
        5.2.1 超聲壓裝實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        5.2.2 測(cè)量?jī)x器及其安裝
    5.3 實(shí)驗(yàn)方案
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        5.4.1 軸和套筒接觸界面摩擦力測(cè)量結(jié)果
        5.4.2 軸和套筒接觸界面磨損觀察結(jié)果
        5.4.3 壓裝完成后軸和套筒連接力測(cè)量結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)論文發(fā)表情況
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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