本文關(guān)鍵詞：基于超聲減摩原理的氣缸運(yùn)動(dòng)副摩擦特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣缸作為氣動(dòng)系統(tǒng)中常見(jiàn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),被廣泛用于自動(dòng)化生產(chǎn)等工業(yè)場(chǎng)合中。氣缸內(nèi)部動(dòng)、靜摩擦力的差值導(dǎo)致氣缸爬行現(xiàn)象的產(chǎn)生,降低了定位精度,影響了加工質(zhì)量,限制了氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái),超聲減摩技術(shù)作為一種有效減小摩擦力的手段得到了廣泛關(guān)注。本文將超聲振動(dòng)施加于橡膠條-鋼板這對(duì)模擬氣缸內(nèi)部活塞處摩擦的運(yùn)動(dòng)副上,分析其減摩機(jī)理。氣缸內(nèi)部的摩擦力主要受活塞密封部位的影響,通過(guò)將氣缸沿中心軸周向展開(kāi),建立了與活塞處橡膠密封圈-氣缸缸筒運(yùn)動(dòng)副等效的橡膠條-平面鋼板運(yùn)動(dòng)副的物理模型。結(jié)合剛性體之間的摩擦和彈性體與剛性體的摩擦的區(qū)別,在充分分析現(xiàn)有摩擦理論的基礎(chǔ)上,討論各摩擦理論對(duì)計(jì)算橡膠條-鋼板這對(duì)運(yùn)動(dòng)副間摩擦力的適用性。最終確定利用粘附理論和滯后理論推導(dǎo)無(wú)超聲振動(dòng)下的橡膠條-鋼板間的摩擦力數(shù)學(xué)模型。此摩擦力與真實(shí)接觸面積成正比,因此分別利用單峰接觸理論和赫茲接觸理論計(jì)算了真實(shí)接觸面積,確定了關(guān)于橡膠材料、橡膠條直徑、法向載荷、橡膠條長(zhǎng)度、粗糙度的摩擦力數(shù)學(xué)模型。并對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化,對(duì)摩擦力與各影響因素之間的關(guān)系進(jìn)行了定性分析。利用超聲振動(dòng)的傳播方程分析超聲振動(dòng)波的性質(zhì),確定超聲振幅最大處,奠定實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)。根據(jù)超聲波的性質(zhì),利用接觸表面的力學(xué)作用和滑動(dòng)摩擦過(guò)程的特點(diǎn)進(jìn)行了超聲減摩基本原理的分析。分析得知,超聲振動(dòng)通過(guò)減小真實(shí)接觸面積進(jìn)而減小了摩擦力。基于本課題組以往對(duì)超聲減摩的研究,可知隨著超聲振幅的越大,摩擦力越小,減摩效果越好。利用振型測(cè)試擬合出超聲振幅與超聲電壓的回歸方程,在本課題組對(duì)超聲減摩研究的基礎(chǔ)上擬合了振動(dòng)前后摩擦力之比與超聲激勵(lì)電壓的關(guān)系,進(jìn)而建立了施加超聲振動(dòng)后的摩擦力關(guān)于超聲振幅的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)此模型利用MATLAB進(jìn)行摩擦力的數(shù)值仿真,得出各影響因素和摩擦力的關(guān)系。研制摩擦力測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)。利用Solidworks三維建模進(jìn)行了各組件和裝配方法的確定。采用ANSYS對(duì)超聲振幅進(jìn)行有限元仿真確定了超聲振動(dòng)組件中鋼板尺寸和換能器參數(shù)。利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了第三章中各影響因素對(duì)摩擦力的影響,測(cè)試了不同橡膠-鋼板間摩擦力的減摩效果,摩擦力最大可減少36.6%。建立了本試驗(yàn)臺(tái)條件下的摩擦力模型。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用量綱分析法擬合了摩擦力經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式,擬合程度為99.8%,對(duì)比理論推導(dǎo)的數(shù)學(xué)模型,驗(yàn)證其正確性,分析差異原因和模型的通用性。最終通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式分析得知,減小靜摩擦力改善爬行現(xiàn)象的方法是:減小法向載荷W,減小橡膠條直徑D,增大混合彈性模量E*,減小拉伸強(qiáng)度σmax、增大超聲振幅YA。
【關(guān)鍵詞】：氣缸運(yùn)動(dòng)副 摩擦力 超聲振動(dòng) 減摩 量綱分析
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH138.51
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題的來(lái)源11
• 1.2 課題背景及研究的目的和意義11-12
• 1.3 摩擦理論的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 改善氣缸摩擦特性的研究進(jìn)展14-17
• 1.5 超聲減摩的研究現(xiàn)狀17-21
• 1.5.1 超聲波特性、發(fā)生原理及裝置17-18
• 1.5.2 超聲減摩的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展18-21
• 1.6 本文研究?jī)?nèi)容21-23
• 第2章 橡膠條-鋼板運(yùn)動(dòng)副間摩擦力的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)23-39
• 2.1 引言23
• 2.2 橡膠的性能、分類及用途23-24
• 2.2.1 橡膠的性能23
• 2.2.2 橡膠的分類及用途23-24
• 2.3 運(yùn)動(dòng)副間摩擦力的研究24-28
• 2.3.1 摩擦力的基本概念24-26
• 2.3.2 摩擦的分類26
• 2.3.3 運(yùn)動(dòng)副間靜摩擦力的理論分析26-28
• 2.4 橡膠條-平面鋼板運(yùn)動(dòng)副間摩擦力數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)28-38
• 2.4.1 彈性體-剛性體的粘附摩擦力數(shù)學(xué)模型的建立28-34
• 2.4.2 彈性體-剛性體的滯后摩擦力數(shù)學(xué)模型的建立34-35
• 2.4.3 橡膠-剛性體的總摩擦力數(shù)學(xué)模型的建立及分析35-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第3章 超聲振動(dòng)下的減摩機(jī)理及仿真39-55
• 3.1 引言39
• 3.2 超聲振動(dòng)在鋼板上的傳播方程39-41
• 3.3 超聲減摩的機(jī)理分析41-47
• 3.3.1 超聲減摩的基本原理42-43
• 3.3.2 超聲振型測(cè)試確定鋼板振幅與電壓的關(guān)系43-46
• 3.3.3 超聲減摩的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)46-47
• 3.4 摩擦力在超聲振動(dòng)下的仿真47-54
• 3.4.1 超聲振動(dòng)下摩擦力與法向載荷的仿真48-49
• 3.4.2 超聲振動(dòng)下摩擦力與橡膠條長(zhǎng)度的仿真49-50
• 3.4.3 超聲振動(dòng)下摩擦力與橡膠條直徑的仿真50-51
• 3.4.4 超聲振動(dòng)下摩擦力與 γ 的仿真51-52
• 3.4.5 超聲振動(dòng)下摩擦力與超聲振幅的仿真52-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第4章 摩擦力測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的研制55-70
• 4.1 引言55
• 4.2 基于有限元仿真的超聲振動(dòng)系統(tǒng)組件的設(shè)計(jì)55-59
• 4.2.1 平面接觸超聲振動(dòng)的有限元建模及仿真55-58
• 4.2.2 各因素對(duì)超聲振幅的影響58-59
• 4.3 摩擦力測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)及原理59-61
• 4.4 試驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)成61-66
• 4.4.1 試驗(yàn)臺(tái)的硬件組成部分61-63
• 4.4.2 試驗(yàn)臺(tái)的軟件組成部分63-66
• 4.5 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作66-68
• 4.5.1 力傳感器的標(biāo)定66-67
• 4.5.2 阻抗分析確定諧振頻率67
• 4.5.3 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟67-68
• 4.6 摩擦力的測(cè)試方法68-69
• 4.7 本章小結(jié)69-70
• 第5章 摩擦力實(shí)驗(yàn)研究及量綱分析70-84
• 5.1 引言70
• 5.2 實(shí)驗(yàn)各因素的分析70-71
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的摩擦與減摩特性分析71-76
• 5.3.1 丁腈橡膠摩擦力的實(shí)驗(yàn)研究71-72
• 5.3.2 氟橡膠摩擦力的實(shí)驗(yàn)研究72-73
• 5.3.3 硅橡膠摩擦力的實(shí)驗(yàn)研究73-75
• 5.3.4 本試驗(yàn)臺(tái)的超聲振動(dòng)下摩擦力數(shù)學(xué)模型的擬合75-76
• 5.4 量綱分析法擬合經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式76-81
• 5.4.1 量綱分析及 π 定理76-77
• 5.4.2 量綱分析的無(wú)因次數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)77-79
• 5.4.3 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)79-80
• 5.4.4 摩擦力數(shù)學(xué)模型的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的擬合80-81
• 5.5 經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的預(yù)測(cè)能力的驗(yàn)證81-82
• 5.6 本章小結(jié)82-84
• 結(jié)論84-86
• 參考文獻(xiàn)86-91
• 致謝91

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 周鐵英;劉勇;袁世明;姜開(kāi)利;;聲懸浮對(duì)超聲振動(dòng)減摩的影響[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)2002年全國(guó)聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

  本文關(guān)鍵詞：基于超聲減摩原理的氣缸運(yùn)動(dòng)副摩擦特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：312642