本文關(guān)鍵詞：形狀耦元及特征量對灰鐵干滑動磨損性能影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著制造業(yè)不斷高速發(fā)展，在長時間工作中機床導軌因受到切削載荷而產(chǎn)生大量磨損,導軌副間隙變大，刀具的運動軌跡發(fā)生改變，引起加工精度下降，導軌耐磨性成為限制機床服役的關(guān)鍵因素。然而灰鐵作為機床導軌常用的材料，本身具有較好的減震性、切削加工性等優(yōu)點，具有不可替代性。所以在不改變基體材料條件下，研究延長其使用壽命的方法具有重要意義。 仿生學研究發(fā)現(xiàn)生物耐磨體表呈現(xiàn)復雜多樣的形狀,通過材料、形狀、結(jié)構(gòu)多種耦元協(xié)同作用優(yōu)化性能，不同耦合方式可以得到不同性能。之前有關(guān)的研究都是單一形狀耦元(點狀、條紋狀、網(wǎng)紋狀)對材料耐磨性的影響，為了更接近生物模型功能原理，本文創(chuàng)新性的將不同形狀耦元耦合（兩種或兩種以上形狀耦元耦合），以獲得更好的仿生效能。首先,本文以沈陽機床廠機床導軌所用灰鐵為實驗材料，，利用激光熔凝技術(shù)在基體材料表面加工出不同形狀耦合仿生試樣和單一形狀耦合仿生試樣，對比分析形狀耦元對灰鐵干滑動磨損的影響。其次，研究分析耦元特征量（點狀耦元排布、耦元排布間距d、耦元排布角度α）對灰鐵干滑動磨損的影響。最后，通過干滑動磨損實驗結(jié)果、ANSYS應力-應變分析、表面磨損形貌以及三維形貌綜合分析磨損規(guī)律，進而提出面向機床導軌的新型耦合仿生模型，對實際的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。 實驗結(jié)果表明，在本實驗研究條件及范圍內(nèi)，與單一形狀耦合仿生試樣相比，不同形狀耦元耦合可進一步提升耐磨性；點狀耦元周期交錯排布的耦合仿生試樣的耐磨性好于點狀耦元周期直線排布的耦合仿生試樣；在耦元排布間距d相同條件下，當點狀與條紋狀耦合仿生試樣的耦元排布角度α為45°時耐磨性最好；在耦元排布角度α相同條件下，當點狀與條紋狀耦合仿生試樣的耦元間距為2mm時耐磨性最好；點狀與網(wǎng)紋狀耦合仿生試樣與其具有相似的規(guī)律。 為探究其耐磨機理，本文結(jié)合磨損失重量、磨損表面形貌、三維形貌和ANSYS接觸分析可知，不同形狀耦元相互耦合協(xié)同作用可以改變表面應力分布，使基體所受的應力減小，磨損接觸面積和接觸機率減小，犁溝長度變淺變短，從而使試樣的耐磨性提高。因此，可以改善基體表面硬質(zhì)耦元的形狀與分布，使不同形狀的硬質(zhì)耦元與較軟的基體之間耦合形成較好的匹配，可減小粘著和磨粒磨損,進而延長機床導軌壽命。
【關(guān)鍵詞】：灰鐵 機床導軌 干滑動 耐磨性 耦元
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4;TH117
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-26
• 1.1 論文研究目的與意義10-12
• 1.2 文獻綜述12-24
• 1.2.1 滑動機床導軌使用中的磨損失效形式12-15
• 1.2.2 干摩擦磨損的特點及影響因素15-16
• 1.2.3 目前解決滑動機床導軌磨損問題的方法16-18
• 1.2.4 仿生學的發(fā)展18-20
• 1.2.5 耦合仿生耐磨材料研究最新進展20-22
• 1.2.6 激光耦合仿生技術(shù)22
• 1.2.7 ANSYS 滑動摩擦磨損應力應變分析22-24
• 1.3 本文研究的內(nèi)容及方法24-26
• 第2章 實驗方法26-34
• 2.1 實驗材料26
• 2.2 實驗方法26-31
• 2.2.1 激光參數(shù)優(yōu)化實驗設計制備26-28
• 2.2.2 形狀耦元實驗設計28-29
• 2.2.3 耦合仿生試樣的制備29-30
• 2.2.4 磨損實驗30-31
• 2.3 實驗結(jié)果觀察檢測31-34
• 2.3.1 顯微組織觀察31
• 2.3.2 物相成分分析31
• 2.3.3 顯微硬度測量31
• 2.3.4 滑動摩擦磨損三維形貌觀察31-32
• 2.3.5 ANSYS 有限元數(shù)值模擬應力-應變分析32-34
• 第3章 形狀耦元對灰鐵干滑動磨損性能影響34-56
• 3.1 引言34
• 3.2 激光參數(shù)優(yōu)化34-41
• 3.2.1 單元體宏觀形貌特征觀察34-37
• 3.2.2 單元體表面硬度測量結(jié)果37-39
• 3.2.3 最優(yōu)激光參數(shù)單元體顯微組織結(jié)構(gòu)分析39-40
• 3.2.4 最優(yōu)激光參數(shù)單元體硬度分析40-41
• 3.3 形狀耦元對灰鐵干滑動磨損性能影響41-49
• 3.3.1 形狀耦元的設計41
• 3.3.2 形狀耦元對灰鐵干滑動磨損失重的影響41-44
• 3.3.3 形狀耦元對灰鐵干滑動磨損形貌的影響44-49
• 3.4 仿生材料耐磨機理分析49-54
• 3.4.1 耦合仿生材料應力應變有限元分析49-52
• 3.4.2 耦合仿生材料耐磨機理52-54
• 3.5 本章小結(jié)54-56
• 第4章 形狀耦元特征量對灰鐵干滑動磨損性能影響56-72
• 4.1 引言56
• 4.2 點狀耦元交錯排布對灰鐵干滑動磨損性能影響56-59
• 4.2.1 點狀耦元交錯排布設計制備56-57
• 4.2.2 點狀耦元交錯排布對灰鐵干滑動磨損失重的影響57-58
• 4.2.3 點狀耦元交錯排布對灰鐵干滑動磨損形貌的影響58-59
• 4.3 耦元排布角度對灰鐵干滑動磨損性能影響59-64
• 4.3.1 耦元排布角度實驗試樣設計59
• 4.3.2 耦元排布角度對灰鐵干滑動磨損失重的影響59-61
• 4.3.3 耦元排布角度對灰鐵干滑動磨損形貌的影響61-64
• 4.4 耦元排布間距對灰鐵干滑動磨損性能影響64-69
• 4.4.1 耦元排布間距實驗試樣設計64
• 4.4.2 耦元排布間距對灰鐵干滑動磨損失重的影響64-65
• 4.4.3 耦元排布間距對灰鐵干滑動磨損形貌的影響65-69
• 4.5 本章小結(jié)69-72
• 第5章 結(jié)論72-74
• 參考文獻74-80
• 致謝80

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：形狀耦元及特征量對灰鐵干滑動磨損性能影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：318593