网状仿生耦合单元的特征参数对滚动导轨耐磨性的影响研究

发布时间：2017-04-19 08:48

  本文关键词：网状仿生耦合单元的特征参数对滚动导轨耐磨性的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着滚动导轨应用范围的不断扩大,它的各项性能极大地影响着机床的性能,其中导轨的耐磨性能是一个重要指标。导轨表面受到滚动体的往复滚动作用,在疲劳应力作用下,出现裂纹萌生和扩展,直至导轨失效。灰铸铁作为机床导轨最早应用的材料,在滚动导轨上仍然具有很高的应用价值,但灰铸铁含有石墨,所以在耐磨性能上略差。所以需要对滚动导轨表面进行处理,以增大其耐磨性能。生物体实现某项特定功能时,并不是单一因素作用的结果,而是在一定的耦合机制下,通过多因素协同作用实现的,这种现象被称为耦合作用。本文以生物的网状耐磨耦合单元为蓝本,在导轨表面使用仿生耦合处理技术,用激光熔凝技术制作仿生单元,以实现导轨耐磨性的提升。本文共设计制备了14块试样,在自行设计搭建的摩擦实验台上,通过摩擦实验,找出了最优耐磨试样,同时对仿生试样的各个特征量和耐磨性能的综合影响关系进行了研究。实验表明,在稳定磨损的情况下,均匀分布的试样中,摩擦方向间距为7mm,倾斜方向间距为5mm,两个方向夹角为30°的试样磨损量最小。在各个特征量中,摩擦方向间距和倾斜方向间距与磨损量之间的关系比较明显,对磨损量影响较大。同时分析了所有特征量对磨损量的综合影响关系,进行了线性回归分析,得出了相应的线性回归公式。本文还结合滚子在接触线上的应力分布情况,设计了非均匀分布试样,实验表明在与滚子接触两端的应力较大,若提高单元体两端的分布密度,有利于耐磨性能的提升,这为未来导轨上的仿生耦合单元设计提供了参考。
【关键词】：仿生耦合 激光熔凝 滚动导轨 耐磨性
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG502.3
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 研究目的及意义11-12
• 1.2 滚动导轨的国内外研究现状12-15
• 1.2.1 滚动导轨的国内研究现状12-14
• 1.2.2 滚动导轨的国外研究现状14-15
• 1.3 仿生耦合的国内外研究现状15-19
• 1.3.1 仿生耦合的国内研究现状17-18
• 1.3.2 仿生耦合的国外研究现状18-19
• 1.4 滚动导轨的磨损失效19-20
• 1.5 本文主要研究内容20-21
• 第2章 仿生耦合单元的设计与制备21-32
• 2.1 仿生耦合单元设计21-23
• 2.1.1 仿生单元的提取21
• 2.1.2 仿生单元的设计21-23
• 2.2 激光参数优化23-28
• 2.3 试样材料与金相分析28-30
• 2.4 试样实物展示30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 滚动摩擦实验台方案和设计32-44
• 3.1 实验台方案32-33
• 3.1.1 工作台运动形式及其驱动方式32-33
• 3.1.2 负荷加载方式33
• 3.1.3 试样块的安装方式33
• 3.2 实验台主体设计33-39
• 3.2.1 滚动直线导轨的设计和组装34-36
• 3.2.2 滚动部件选型36
• 3.2.3 滚珠丝杠选型计算36-37
• 3.2.4 伺服电机选型计算37-39
• 3.2.5 其他零部件与实验台展示39
• 3.4 运动控制系统设计39-43
• 3.4.1 控制方案39-41
• 3.4.2 运动控制卡和驱动接口41-42
• 3.4.3 Labview控制程序设计42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 仿生耦合滚动导轨耐磨性实验44-59
• 4.1 实验方案44-46
• 4.1.1 试样的存放与清洗44-45
• 4.1.2 磨损量测定方法45
• 4.1.3 表面形貌评价方式45-46
• 4.2 实验数据46-50
• 4.2.1 重量测量数据46-47
• 4.2.2 表面形貌测量数据47-50
• 4.3 实验结果分析50-56
• 4.3.1 摩擦方向间距特征量与磨损量的关系52-53
• 4.3.2 倾斜方向间距特征量对磨损的关系53
• 4.3.3 角度特征量对磨损的关系53-54
• 4.3.4 面积特征量与磨损量的关系54-55
• 4.3.5 所有特征量耦合作用与磨损量的关系55-56
• 4.3.6 不同分布和磨损量的关系56
• 4.4 仿生耦合单元耐磨性分析56-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 总结与展望59-61
• 5.1 全文总结59-60
• 5.2 工作展望60-61
• 参考文献61-66

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