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干接触磨粒磨损研究

张勇强  
【摘要】:随着社会工业生产的发展与科技的进步,机械的高精度运转和机械工作寿命的准确预测越来越成为工业生产中的重点课题。对于轴承、齿轮等机械零部件的运行来说,磨损是影响其运转精度和寿命预测的主要因素之一。机械磨损广泛存在于机械零部件的运行过程中,是机械失效的主要原因之一。干接触磨粒磨损是机械磨损中普遍存在的一种形式,对其进行研究分析,以期能够合理降低磨粒磨损对机械运转精度与机械寿命预测的影响,从而提高机械的运转精度以及机械寿命预测的准确度,因此,干接触磨粒磨损的研究对于整个社会工业生产来说有重要意义。论文第一部分绪论介绍了干接触磨粒磨损对机械设备性能的影响,以及干接触磨粒磨损的工程意义。阐述了磨粒磨损的产生机理,引出了磨粒磨损的计算模型,归纳了磨粒磨损的研究方法,并作了简要的分析。最后简述了本文的主要研究内容。第二部分研究了磨粒磨损中磨粒可能存在的四种形状,即球形、圆锥形、圆台形和金字塔形,并采用Matlab对其中的球形、圆锥形和圆台形这三种形状的磨粒磨损进行了着重的分析。通过分析对应磨粒磨损模型,得到磨粒磨损模型的磨损率和摩擦因数及其与磨粒尺寸、形状、磨粒个数或相关参数之间的关系。第三部分研究了磨粒磨损的球形、圆锥形和圆台形磨粒接触模型,并对球形磨粒进行两重分形得到球形分形磨粒接触模型。同时,通过有限元软件Ansys建模分析,得到四种形状的磨粒接触模型接触区的Mises应力和剪应力分布云图,并研究了 Mises应力和剪应力的分布与表层深度之间的关系。第四部分计入了摩擦热效应,研究了磨粒磨损的球形、球形分形、圆锥形和圆台形磨粒滑动模型,通过有限元软件Ansys建模分析,得到四种形状的磨粒滑动模型的温度分布云图和热应力分布云图以及对应的静模型的应力分布云图,并进行了对比分析。研究了热应力的分布情况以及其与表层深度之间的关系。第五部分是总结与展望,首先是介绍了本文的主要结论,然后是提出了今后需要进一步研究的内容和方向。


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