根據(jù)自修復(fù)微膠囊在聚合物中的修復(fù)機(jī)理,將其加入到E-玻纖增強(qiáng)的尼龍6復(fù)合材料齒輪中,分析研究微膠囊對(duì)齒輪的力學(xué)性能、振動(dòng)噪聲性能以及使用壽命的影響。 通過(guò)雙螺桿擠出機(jī),用尼龍6、E-玻纖、填料、自修復(fù)微膠囊進(jìn)行造粒,采用注塑工藝,制備出兩組E-玻纖增強(qiáng)的尼龍6齒輪用于對(duì)比研究。通過(guò)模具分析選擇模具類型、注射模具結(jié)構(gòu)、模具材料與相關(guān)參數(shù),最終確定注射模具的結(jié)構(gòu),繪制加工圖,制造注射模具。 對(duì)于聚合物粘彈性進(jìn)行理論分析,通過(guò)三種模型的分析,定量的給出聚合物蠕變、松弛、能量變化以及應(yīng)力-應(yīng)變的關(guān)系,為復(fù)合材料齒輪在抗沖擊、抗磨損及減振降噪方面的分析提供理論依據(jù)。 通過(guò)三維繪圖軟件Pro/E,利用其參數(shù)化設(shè)計(jì)功能,完成齒輪的三維建模過(guò)程。利用有限元分析軟件ANSYS將Pro/E中建立的齒輪及其裝配模型導(dǎo)入其中進(jìn)行有限元受力分析及模態(tài)分析。對(duì)比分析表明,加入微膠囊后,輪齒的最大應(yīng)力略有改變,降低比例為0.31%,而各階固有頻率也都稍有下降,下降幅度最大為3.8%。利用LMS Test.Lab振動(dòng)噪聲測(cè)試軟件,研究了齒輪的模態(tài)性能,結(jié)果表明加入微膠囊后,齒輪的各階固有頻率略有下降,最大降幅為3.06%,而阻尼比則有所增大;對(duì)齒輪表面進(jìn)行了硬度測(cè)試,結(jié)果表明加入微膠囊后齒輪的硬度稍有降低,平均降低了3.37%;對(duì)齒輪材料試樣進(jìn)行了沖擊試驗(yàn),對(duì)比發(fā)現(xiàn),加入微膠囊后材料的缺口抗沖擊性能有所降低,平均降低2.88%;對(duì)齒輪材料樣件進(jìn)行了摩擦噪聲試驗(yàn),對(duì)比發(fā)現(xiàn),加入微膠囊的齒輪材料在各個(gè)溫度及頻率的聲壓級(jí)大部分要低于不加微膠囊的材料,含有微膠囊試樣的A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)要比不含微膠囊的低4~5dB。 對(duì)比研究結(jié)果表明,加入少量微膠囊后對(duì)于玻纖增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料的力學(xué)性能和振動(dòng)噪聲影響很小;同時(shí),少量自修復(fù)微膠囊加入到玻纖增強(qiáng)尼龍材料中有較好的分散性和相容性,可修復(fù)齒輪中的疲勞點(diǎn)蝕裂紋等缺陷,利于延長(zhǎng)齒輪的壽命和降低成本。因此,復(fù)合材料齒輪加入微膠囊具有可行性。
【學(xué)位單位】：北京工商大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：TH132.41
【部分圖文】：

a b圖 1.1 a 膠木齒輪與 b 尼龍齒輪對(duì)于聚合物基復(fù)合材料齒輪及其材料有很多學(xué)者進(jìn)行了廣泛的研究。康凱過(guò)制備尼龍 6 齒輪，利用計(jì)算機(jī)分析及實(shí)驗(yàn)研究，提出了對(duì)塑料齒輪進(jìn)行仿真驗(yàn)的方法，通過(guò)與金屬齒輪的對(duì)比，獲得尼龍 6 齒輪的性能特點(diǎn)；陳戰(zhàn)[5]、賈[6]等分別研究了尼龍材料中加入碳纖維和玻璃纖維后，在拉伸和彎曲性能上有提高；S. Senthilvelan和 R. Gnanamoorthy[7]通過(guò)尼龍66齒輪與分別加入玻璃纖纖維的齒輪的對(duì)比，獲得在拉伸沖擊性能、阻尼特性上，兩種纖維所引起的性化。.3 自修復(fù)微膠囊在聚合物中的修復(fù)機(jī)理微膠囊技術(shù)是一種利用成膜材料將固體、液體或者氣體包覆形成微小粒子的,這種技術(shù)所形成的膠囊直徑在 1~1000μm 之間,通常將成膜材料形成的外層包稱為壁材或者囊壁,成膜材料的內(nèi)部被包覆物質(zhì)稱為芯材或者囊芯。 微膠囊是在 1953 年由美國(guó) NCR 公司的 B.K. Green 發(fā)明, 并于 1954 年首次被應(yīng)用在

纖差，易潮，強(qiáng)度比 E 玻纖低，成本低隔熱保溫 玻纖拉伸強(qiáng)度、彈性模量高，高溫強(qiáng)度保持率高，耐疲勞性能好火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 玻纖介電常數(shù)低，透波性好，密度低電絕緣件，雷 玻纖 高密度、高模量 航空 耐熱性好，伸長(zhǎng)率小 高溫防熱設(shè) 質(zhì)輕，剛性好，介電常數(shù)低 航空及無(wú)堿短玻纖切片，長(zhǎng)度為 5~8mm，單絲直徑為 12~ 0.5%，具有較高的強(qiáng)度、優(yōu)良的電絕緣性和耐老機(jī)酸侵蝕，如圖 2.1 所示。短玻纖切片與傳統(tǒng)長(zhǎng)玻潤(rùn)性、硬度適中、纖維取向易于控制、制品表面等特點(diǎn)。

圖 2.2 不同微膠囊的形態(tài)結(jié)構(gòu)膠囊技術(shù)從上世紀(jì) 30 年代發(fā)展到現(xiàn)在已有 80 年的歷史。隨著新材料斷出現(xiàn)，微膠囊的制備方法不斷增多。目前微膠囊制備技術(shù)主要分為學(xué)法和物理法。化學(xué)法主要是利用單體小分子發(fā)生聚合反應(yīng)從而生成將囊芯包覆。物理化學(xué)法主要是通過(guò)改變物理?xiàng)l件如溫度、pH 值，使溶解狀態(tài)下的成膜材料從溶液中聚集沉降出來(lái)將囊芯包覆形成微膠要是利用相關(guān)物理原理的方法合成微膠囊。不同的制備方法制得的微大差異，應(yīng)用在不同的領(lǐng)域。在這三大方法中，物理方法需要較復(fù)雜較大，而化學(xué)方法和物理化學(xué)方法一般通過(guò)反應(yīng)釜即可完成，因而應(yīng)其中以界面聚合法、原位聚合法、水相分離法和噴霧干燥法應(yīng)用最廣膠囊技術(shù)作為自修復(fù)復(fù)合材料的關(guān)鍵技術(shù)，其制備的相關(guān)工藝參數(shù)是敗的關(guān)鍵。在自修復(fù)復(fù)合材料中所期望的微膠囊模型是當(dāng)自修復(fù)復(fù)合紋時(shí)，囊壁破裂，囊芯完全釋放，即瞬間釋放；而為了能夠延長(zhǎng)自修壽命以及保持其自修復(fù)性，又要避免或減少其緩慢釋放，所以就需要

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2829468