轴类工件磨削摩擦学性能仿真研究

发布时间：2021-05-17 05:15

　　磨削作为轴类工件精加工的一道重要工序,砂轮与工件之间摩擦学性能关系到工件表面质量的优劣。由于实验复杂而且成本较高,一些学者利用数值仿真方法来研究磨削过程。但这些研究大多忽略了磨削液的流动作用以及工件与磨削液的相互影响,而且磨削液的摩擦学性能会影响磨削加工表面质量。因此,本文在项目“**************精密加工技术及表面完整性研究”的资助下,开展的主要工作如下:本文首先建立了计入工件变形影响的轴类工件磨削等温润滑模型,并利用流固耦合方法求解,对比研究了考虑和不考虑工件变形影响的磨削液承载力、摩擦力和摩擦系数。数值结果表明:较低的砂轮速度、较小的间隙或较高的磨削液密度可以减小磨削液的摩擦系数;工件变形会导致磨削液承载力和摩擦力减小,摩擦系数增大;上述现象会受到砂轮速度和磨削液粘度的影响。然后,在上述研究基础上,建立了计入热作用的磨削液冷却润滑模型,研究了磨削液的冷却效率以及热作用对磨削液承载力和摩擦力的影响。数值结果表明:较低的粘度或较高的热导率可以提高磨削液的冷却效率;较大的磨削深度或砂轮速度会导致磨削液的冷却作用变得明显;热作用会导致磨削液承载力和摩擦力减小;较大的磨削深度或较... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：111 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 磨削液性能研究现状
        1.2.2 单颗磨粒磨削研究现状
    1.3 研究内容
2 等温条件下轴类工件磨削润滑性能流固耦合研究
    2.1 流固耦合模型
    2.2 控制方程
        2.2.1 磨削液控制方程
        2.2.2 工件和砂轮控制方程
        2.2.3 耦合面控制方程
        2.2.4 润滑控制方程
    2.3 模型有效性验证
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 不同初始最小间隙下影响
        2.4.2 不同砂轮直径下影响
        2.4.3 不同砂轮宽度下影响
        2.4.4 不同砂轮速度下影响
        2.4.5 不同磨削液密度下影响
        2.4.6 不同磨削液粘度下影响
    2.5 本章小结
3 计入热作用下轴类工件磨削冷却润滑性能研究
    3.1 计入热作用下流固耦合模型
    3.2 计入热作用下控制方程
        3.2.1 计入热作用下流体控制方程
        3.2.2 计入热作用下固体控制方程
    3.3 模型验证
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 磨削液材料参数影响
        3.4.2 磨削深度影响
        3.4.3 砂轮直径影响
        3.4.4 砂轮速度影响
    3.5 本章小结
4 基于单颗磨粒磨削温度研究
    4.1 单颗磨粒磨削模型
        4.1.1 几何模型
        4.1.2 网格模型
    4.2 控制方程
        4.2.1 本构方程
        4.2.2 损伤准则
        4.2.3 温度方程
    4.3 单颗磨粒磨削模型验证
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 单颗磨粒磨削瞬态温度
        4.4.2 磨削深度对温度影响
        4.4.3 磨粒速度对温度影响
        4.4.4 工件进给速度对温度影响
        4.4.5 磨粒锥角对温度影响
        4.4.6 磨粒振动对温度影响
    4.5 本章小结
5 磨削工件表面温度和表面质量实验研究
    5.1 实验设备及材料
        5.1.1 实验设备
        5.1.2 实验材料
    5.2 实验过程
    5.3 实验与仿真对比
    5.4 实验结果
        5.4.1 不同磨削深度下实验结果
        5.4.2 不同工件进给速度下实验结果
        5.4.3 不同砂轮粒度下实验结果
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录
    A作者在攻读学位期间发表的论文目录
    B作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
    C学位论文数据集
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于不同单颗磨粒模型的微细磨削力研究[J]. 杨军,李志鹏,李伟,任莹晖,周志雄.  湖南大学学报(自然科学版). 2018(08)
[2]ZrO2陶瓷平面磨削力仿真分析与实验研究[J]. 张珂,赵国欢,孙健,王卿源,王维东.  组合机床与自动化加工技术. 2018(05)
[3]ZrO2陶瓷平面磨削温度仿真分析与实验研究[J]. 张珂,赵国欢,孙健,韩涛,刘春光.  表面技术. 2017(12)
[4]已加工表面热源模型研究及磨削温度场数值模拟[J]. 王德祥,孙树峰,颜丙亮,刘新福,江京亮.  西安交通大学学报. 2018(04)
[5]表面形貌对砂轮磨削流体压力与润滑的影响[J]. 王立梅,王优强,张同钢,徐彩红.  表面技术. 2017(09)
[6]单颗CBN磨粒高速磨削过程的仿真研究[J]. 张景强,王祺,郭建烨,王运江.  金刚石与磨料磨具工程. 2017(04)
[7]单颗刚玉磨粒切削齿轮钢温度场仿真研究[J]. 杨理钧,刘谦,田欣利,王龙,吴志远.  组合机床与自动化加工技术. 2017(04)
[8]基于有限差分模型的磨削弧区流场动压力数值分析[J]. 茅暑杰,徐九华,赵正彩,傅玉灿.  金刚石与磨料磨具工程. 2017(01)
[9]磨削加工中磨削液的选择[J]. 刘文英.  工业技术创新. 2016(06)
[10]基于DEFORM-3D单颗磨粒切削仿真与研究[J]. 刘晓初,陈凡,赵传,何铨鹏.  机械设计与制造. 2016(10)

博士论文
[1]超声振动辅助磨削技术及机理研究[D]. 张洪丽.山东大学 2007

硕士论文
[1]钢轨材料快进给干磨削机理研究[D]. 董冏.湖南大学 2016



本文编号：3191151