空间曲面凸轮副摩擦磨损过程研究及其磨损预测

发布时间：2017-10-04 19:32

  本文关键词：空间曲面凸轮副摩擦磨损过程研究及其磨损预测

  更多相关文章： 摩擦磨损 空间圆柱凸轮 柔性化 有限元仿真 磨损预测

【摘要】：现代工业中,摩擦磨损是导致零件失效的重要原因。为了减少经济损失,近年来,人们越来越重视对摩擦磨损基本规律、机理以及磨损预测的研究。本课题以空间曲面凸轮副为对象,对这方面内容展开研究。凸轮是机械设备中的常用零件,为了深入了解其摩擦磨损情况,本文首先总结了国内外学者对凸轮摩擦磨损研究,特别是凸轮磨损预测方面的进展和现状,并简单介绍了摩擦磨损的相关基本原理。提出本课题的研究内容,主要包括:运用MMW-1A型立式万能摩擦磨损试验机,根据需要设计不同实验来检测载荷、速度、滑动距离以及接触面积对摩擦系数的影响。实验处理采用主成分分析以及主成分回归法,得到其他条件不变情况下,摩擦系数随着载荷、速度以及滑动距离的增大而减小,相反随着接触面积的增大而增大。通过4XC金相显微镜对分别在100r/min和400r/min速度条件下进行摩擦磨损试验的45钢试样进行表面观察,可见试样在低速条件下主要表现为磨粒磨损,随着速度的提高,高速条件下主要表现为粘着磨损,并对凸轮的常见失效形式和磨损过程进行了分析。选取空间曲面凸轮中空间圆柱凸轮为研究对象,结合Matlab软件编程得到凸轮轮廓线坐标值,导入SolidWorks中建立圆柱凸轮三维模型。考虑凸轮从动件小变形影响,运用Ansys分析软件对从动件进行柔性化,再导入Adams中进行刚性和柔性条件下动力学仿真,其中接触碰撞力模型选择冲击函数法,切向摩擦力模型选择Coulomb摩擦力模型,得到圆柱凸轮从动件柔性条件下的运动曲线,为空间凸轮磨损预测奠定了基础。模拟空间圆柱凸轮与滚子线接触模型,进行凸轮滚子之间有限元接触分析,结果表现为空间圆柱凸轮接触应力最大值主要分布在凸轮槽顶部,由顶部向根部逐渐减小。通过Archard磨损模型建立凸轮磨损预测模型,定义空间圆柱凸轮与滚子间隙。对试验中销盘磨损量进行分析,结果表明载荷对销钉磨损量影响较大。由于凸轮与滚子间隙的存在以及运动过程中滚子横向穿越、撞击凸轮槽,对空间圆柱凸轮进行磨损预测仿真研究发现凸轮转速对凸轮磨损量影响较大,结果表明空间圆柱凸轮磨损量值随着凸轮转速的不断增加而增大,磨损寿命随之减小。因此,想要减小空间圆柱凸轮的磨损,则适当地控制凸轮转速。这为其它空间曲面凸轮磨损预测研究提供了一定的参考。
【关键词】：摩擦磨损 空间圆柱凸轮 柔性化 有限元仿真 磨损预测
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.47;TH117.1
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 课题研究的背景及意义12-15
• 1.2 文献综述15-18
• 1.2.1 凸轮磨损国外研究现状15-16
• 1.2.2 凸轮磨损国内研究现状16-17
• 1.2.3 凸轮国内外研究现状分析17-18
• 1.3 课题研究来源18
• 1.4 课题研究主要内容18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 第二章 摩擦磨损试验设计及分析20-40
• 2.1 摩擦磨损试验设计20-27
• 2.1.1 摩擦磨损试验形式20-21
• 2.1.2 摩擦磨损试验机简介21-24
• 2.1.3 其他试验设备简介24-25
• 2.1.4 试验方案实施25
• 2.1.5 自变量的选择25-26
• 2.1.6 摩擦磨损试验数据采集26-27
• 2.2 摩擦磨损试验分析27-31
• 2.2.1 主成分分析法27-28
• 2.2.2 主成分分析结果28-30
• 2.2.3 主成分回归分析30-31
• 2.2.4 试验验证31
• 2.3 磨损机理研究31-33
• 2.4 空间曲面凸轮试验设计33-35
• 2.5 凸轮失效研究35-39
• 2.5.1 凸轮常见失效形式35-37
• 2.5.2 磨损过程37-39
• 2.6 本章小结39-40
• 第三章 空间圆柱凸轮机构有限元仿真40-53
• 3.1 空间圆柱凸轮建模40-44
• 3.2 凸轮从动件柔性化44-49
• 3.2.1 从动件柔性化45-47
• 3.2.2 接触碰撞力模型确定47-48
• 3.2.3 切向摩擦力模型48-49
• 3.3 仿真结果及分析49-51
• 3.4 有限元接触分析51-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第四章 空间圆柱凸轮磨损预测53-64
• 4.1 磨损量分析53-55
• 4.1.1 磨损量数据采集53-54
• 4.1.2 数据分析54-55
• 4.2 磨损模型建立55-56
• 4.3 定义滚子与凸轮间隙56-57
• 4.4 磨损预测分析57-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 总结与展望64-67
• 5.1 本论文研究内容总结64-65
• 5.2 本论文创新点65
• 5.3 研究展望65-67
• 参考文献67-71
• 附录71-73
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果73-74
• 致谢74-75

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本文编号：972445