本文關(guān)鍵詞：連桿襯套-活塞銷副磨合磨損分形預測研究

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【摘要】：連桿襯套-活塞銷副是發(fā)動機滑動摩擦副中非常重要的摩擦副之一,它的運行可靠性制約著發(fā)動機向高速重載方向發(fā)展。實驗發(fā)現(xiàn)磨損是連桿襯套失效主要形式之一。所以研究其摩擦磨損特性,對其磨損失效機理進行探索,找到其磨損規(guī)律,從而對連桿襯套-活塞銷副摩擦學性能進行優(yōu)化具有重大的工程實際意義。本文首先介紹了分形理論及其在摩擦學研究中的應(yīng)用。然后利用分形理論建立連桿襯套-活塞銷的修正的M-B分形接觸模型,將微凸體的接觸狀態(tài)變化分為塑性、彈塑性、彈性三個接觸變形過程,然后分別計算了三個狀態(tài)轉(zhuǎn)變的臨界微接觸截面積和每個狀態(tài)過程的接觸壓力。分析了分形接觸模型中,真實接觸面積和接觸狀態(tài)的關(guān)系、真實接觸面積與載荷的關(guān)系、接觸面積分布對接觸狀態(tài)的影響、接觸面積分布對彈性接觸點數(shù)的影響。分析了接觸狀態(tài)對磨損率的影響,對彈性接觸面積占比的分析,發(fā)現(xiàn)粗糙表面存在最佳分形維數(shù),使得磨合磨損過程磨損量最小,磨合時間最短。在磨合磨損試驗的基礎(chǔ)上,分別研究了不同轉(zhuǎn)速和不同載荷對連桿襯套磨損量的影響,發(fā)現(xiàn)磨損量隨轉(zhuǎn)速的增大而增大,隨載荷的增大而增大。通過對磨合磨損前后連桿襯套內(nèi)表面形貌對比發(fā)現(xiàn)其磨合磨損機理是以粘著磨損為主,并伴隨有磨粒磨損。然后對比分析了幾種經(jīng)典的磨合磨損數(shù)學模型,在Zhou G Y等建立的磨損率分形預測模型基礎(chǔ)上,將彈塑性接觸磨損系數(shù)和潤滑油破壞系數(shù)考慮進去,推導出平均磨損深度率計算公式,然后在此基礎(chǔ)上,簡要分析了平均磨損深度率隨各個變量因素變化的趨勢。對變轉(zhuǎn)速和變載荷情況下的扭矩信號進行了單重分形表征,用盒維數(shù)計算了各個工況的維數(shù),分析了轉(zhuǎn)速和載荷對摩擦扭矩的影響。然后對載荷和轉(zhuǎn)速固定時磨合過程摩擦扭矩信號進行多重分形表征,計算了多重分形譜,分析了多重分形譜隨時間的變化情況,分析了多重分形譜譜寬和譜值差隨時間的變化情況,表明多重分形譜形狀、譜寬、譜值差的變化情況能夠很好的表征磨合磨損的變化過程,能夠?qū)δズ夏p過程進行很好的預測。
【關(guān)鍵詞】：連桿襯套-活塞銷 磨合磨損 分形接觸模型 摩擦扭矩 多重分形譜
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK403
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 變量注釋表9-11
• 1. 緒論11-19
• 1.1. 課題研究背景、目的和意義11-13
• 1.2. 連桿襯套-活塞銷副摩擦磨損研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1. 連桿襯套-活塞銷分形接觸研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2. 連桿襯套-活塞銷副磨損研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3. 連桿襯套-活塞銷副潤滑研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.4. 連桿襯套一活塞銷副的磨合過程研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3. 本文的主要研究內(nèi)容18-19
• 2. 分形理論及其在摩擦磨損研究中的應(yīng)用19-32
• 2.1. 分形的發(fā)展和基本定義19-21
• 2.1.1. 分形學的興起與發(fā)展19-20
• 2.1.2. 分形的定義20-21
• 2.2. 分形幾何的基本性質(zhì)21-22
• 2.2.1. 自相似性(self-similarity)21-22
• 2.2.2. 標度不變性(scale invariance)22
• 2.3. 分形行為識別22-24
• 2.4. 分形維數(shù)的定義和測定方法24-27
• 2.4.1. 盒計數(shù)法25-26
• 2.4.2. 均方根法(Root Mean Square Method)26-27
• 2.5. 粗糙表面分形表征27-29
• 2.5.1. 分形維數(shù)和尺度系數(shù)27
• 2.5.2. 特征分形參數(shù)27-29
• 2.6. 摩擦學的分形研究29-31
• 2.6.1. 摩擦的分形行為29-30
• 2.6.2. 摩擦表面的分形模擬30-31
• 2.6.3. 磨屑的分形研究31
• 2.7. 本章小結(jié)31-32
• 3. 連桿襯套-活塞銷副磨合磨損分形接觸分析32-50
• 3.1. 真實接觸面積32-34
• 3.2. 臨界微接觸轉(zhuǎn)換截面積34-37
• 3.3. 接觸面的變形性質(zhì)及真實接觸面積與載荷的關(guān)系37-42
• 3.4. 接觸面積分布和彈性接觸點數(shù)42-46
• 3.5. 粗糙表面接觸狀態(tài)對磨損的影響和最佳分形維數(shù)46-49
• 3.6. 本章小結(jié)49-50
• 4. 連桿襯套-活塞銷副磨合磨損分形預測模型50-65
• 4.1. 連桿襯套-活塞銷副磨合磨損機理50-56
• 4.1.1. 磨損的分類50-52
• 4.1.2. 連桿襯套-活塞銷副磨合磨損試驗52-55
• 4.1.3. 連桿襯套-活塞銷副磨合磨損機理分析55-56
• 4.2. 磨合磨損數(shù)學模型56-59
• 4.3. 磨合磨損分形預測模型59-63
• 4.4. 本章小結(jié)63-65
• 5. 連桿襯套-活塞銷副磨合期摩擦扭矩的分形表征65-76
• 5.1. 多重分形譜的定義及其計算65-67
• 5.2. 摩擦扭矩信號的自相似分析67-68
• 5.3. 不同轉(zhuǎn)速和不同載荷下摩擦扭矩信號的單重分形表征68-71
• 5.4. 摩擦扭矩信號的多重分形表征71-75
• 5.4.1. q值的選取71
• 5.4.2. 磨合磨損過程中摩擦扭矩多重分形分析71-75
• 5.5. 單重分形同多重分形的比較75
• 5.6. 本章小結(jié)75-76
• 6. 總結(jié)與展望76-78
• 6.1. 全文總結(jié)76-77
• 6.2. 研究展望77-78
• 附錄 微接觸尺寸分布的域擴展系數(shù)ψ78-79
• 參考文獻79-84
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文84-85
• 致謝85-86

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本文編號：583470