航空自润滑关节轴承超声振动辅助翻边固定工艺基础研究

发布时间：2022-07-09 18:06

　　自润滑关节轴承是广泛应用于各类飞行器活动连接的关键零件,翻边与固定是关节轴承工程应用的核心工艺,是保证关节轴承服役性能的关键技术。传统翻边固定工艺对关节轴承无载起动力矩影响较大,且容易划伤加工表面,影响关节轴承服役可靠性。本文针对传统翻边固定工艺的不足提出了一种超声振动辅助翻边固定工艺,并进行了相关工艺基础研究。在加工机理研究方面,研究了超声振动对外圈材料塑性变形行为的影响。从高应变率下材料的动态力学特性和超声振动条件下材料的本构关系两方面,结合外圈材料的超声振动滚压试验,揭示了有无超声振动、超声振动幅值和滚压载荷对外圈材料塑性变形量、加工表面摩擦条件、塑性形变层深度的影响,获得了超声振动条件下外圈材料的本构关系。下压力是翻边固定工艺最重要的工艺参数,因此,本文对下压力进行了详细的研究,建立并验证了下压力的解析模型;基于下压力的解析模型,分析了施加超声振动后影响下压力的主要因素;并结合有限元数值模拟方法,优化了翻边固定工艺的关键工艺参数。为了从材料层面揭示超声振动对外圈材料的作用机理,本文利用扫描电子显微镜和XRD分析技术对超声振动滚压后外圈材料表面微观组织结构进行观察和分析;检测超声... 

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 航空自润滑关节轴承安装与固定技术
        1.2.1 自润滑关节轴承安装工艺
        1.2.2 自润滑关节轴承固定工艺
        1.2.3 自润滑关节轴承翻边固定工艺装备
        1.2.4 自润滑关节轴承翻边固定质量评价
    1.3 金属超声振动塑性加工技术
        1.3.1 超声振动塑性加工技术特点及工程应用
        1.3.2 超声振动塑性加工技术的发展趋势
    1.4 航空自润滑关节轴承翻边固定工艺亟待解决的问题
    1.5 研究思路及研究内容
第2章 超声振动对外圈材料塑性变形行为的影响研究
    2.1 高应变率下的动态变形理论
        2.1.1 材料性能的应变率相关性
        2.1.2 高应变率下材料硬化效应
        2.1.3 高应变率下材料软化效应
        2.1.4 位错振动模型及高应变率下位错运动
    2.2 超声振动塑性加工理论
        2.2.1 表面效应
        2.2.2 体积效应
    2.3 超声振动条件下外圈材料塑性变形的试验研究
        2.3.1 试验目的
        2.3.2 试验方案设计
        2.3.3 超声振动对外圈材料塑性变形量影响
        2.3.4 超声振动对外圈材料塑性形变层影响
        2.3.5 结合超声振动加工机理及高应变率下动态力学的试验结果分析
    2.4 超声振动条件下外圈材料本构关系试验研究
        2.4.1 试验方案
        2.4.2 外圈材料压缩试验结果
        2.4.3 超声振动对外圈材料本构关系影响理论分析
    2.5 基于塑性变形行为的超声振动辅助翻边固定工艺分析
    2.6 小结
第3章 超声振动对翻边固定下压力的影响研究
    3.1 翻边固定下压力
    3.2 下压力解析模型
        3.2.1 基本假设及计算方法
        3.2.2 翻边过程金属流动
        3.2.3 单位平均应力
        3.2.4 接触区域水平投影面积
    3.3 结合数值模拟及工艺试验的下压力解析模型验证
        3.3.1 翻边固定工艺有限元模型
        3.3.2 翻边固定工艺试验
        3.3.3 下压力解析模型验证
    3.4 超声振动辅助翻边固定下压力分析
        3.4.1 超声振动辅助翻边固定工艺的静态下压力计算
        3.4.2 基于下压力的超声振动辅助翻边固定工艺分析
    3.5 关键工艺参数优化
        3.5.1 进给距离
        3.5.2 工作角度、进给速度和摩擦系数
    3.6 本章小结
第4章 超声振动辅助翻边表面质量及服役性能研究
    4.1 外圈材料超声振动滚压试验
    4.2 超声滚压后外圈材料表层微观组织
        4.2.1 超声滚压的金属细化机制
        4.2.2 超声滚压后17-4PH材料表层微观组织观察
        4.2.3 超声滚压后17-4PH材料表层XRD分析
    4.3 超声滚压后外圈材料表面质量
        4.3.1 超声滚压后17-4PH材料表面形貌
        4.3.2 超声滚压后17-4PH材料表面硬度
        4.3.3 超声滚压后17-4PH材料残余应力
    4.4 超声滚压后外圈材料抗腐蚀及抗疲劳性能
        4.4.1 超声滚压后外圈材料的抗腐蚀性能
        4.4.2 超声滚压后外圈材料的抗疲劳性能分析
    4.5 本章小结
第5章 超声振动辅助翻边固定工艺试验研究
    5.1 超声振动辅助翻边固定工艺
    5.2 超声振动辅助翻边固定工具设计原理及关键技术
        5.2.1 超声波界面传递特性
        5.2.2 超声振动辅助翻边固定工艺负载阻抗分析
        5.2.3 翻边固定工具实现纯力阻抗负载的关键技术
        5.2.4 超声振动辅助翻边固定工艺装置总成
    5.3 AS14101-6自润滑关节轴承超声振动辅助翻边固定工艺试验
        5.3.1 试验目的
        5.3.2 试验设计
        5.3.3 试验件及试验装备
        5.3.4 试验检测项目及试验步骤
    5.4 关节轴承超声振动翻边固定质量评价
        5.4.1 轴承外圈翻边表面加工质量
        5.4.2 轴承外圈翻边下压力
        5.4.3 轴承翻边固定后无载起动力矩
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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[2]金属表面超声滚压加工理论及表层力学性能研究[D]. 刘宇.天津大学 2012

硕士论文
[1]基于超声振动辅助的钛合金铆钉铆接技术研究[D]. 黄志祥.南京航空航天大学 2016
[2]大功率超声波电源及应用研究[D]. 罗杰.华南理工大学 2015



本文编号：3657575