混合纳米流体微量润滑与多角度超声振动耦合磨削表面创成机理及实验研究
发布时间：2022-12-08 03:39
制造业的绿色发展是国际大趋势,减少机械加工特别是磨削加工使用大量磨削液,从根源杜绝环境和健康问题,发展清洁、高效、低碳磨削加工新工艺已成为绿色制造必由之路。纳米流体微量润滑磨削继承了微量润滑磨削的所有优点,又解决了微量润滑磨削的换热问题,是一种节能环保、绿色低碳的磨削加工技术。然而,单一纳米粒子无法兼具良好的润滑性能和冷却性能,而且纳米流体微量润滑无法实现对工件表面微观形貌的主动控制。根据上述问题论文开展了Al2O3/SiC混合纳米流体微量润滑与多角度二维超声振动耦合磨削的研究工作,将混合纳米流体的浓度和不同的物理包覆现象对微量润滑磨削中磨削力与表面形貌的影响规律以及射流参数优化进行了研究,并通过matlab仿真得到不同角度的二维超声振动椭圆轨迹的变化规律,分析了不同角度的椭圆轨迹对多角度二维超声振动磨削表面形貌影响的作用机理,最后对多角度二维超声振动辅助Al2O3/SiC混合纳米流体微量润滑磨削的表面创成机理进行了实验研究。具体研究工作如下:（1）研究了Al2O3<...
【文章页数】：146 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 绿色磨削加工方式的发展
1.2.1 纳米流体微量润滑磨削
1.2.2 混合纳米流体微量润滑磨削
1.2.3 超声波振动辅助磨削
1.3 国内外研究现状
1.3.1 纳米流体微量润滑国内外研究现状
1.3.2 混合纳米流体微量润滑国内外研究现状
1.3.3 超声波振动辅助磨削国内外研究现状
1.4 课题来源
1.5 课题研究的主要内容
1.6 课题研究的意义
第2章 Al_2O_3/SiC混合纳米流体微量润滑磨削加工机理
2.1 引言
2.2 混合纳米流体微量润滑机理
2.2.1 Al_2O_3和SiC纳米粒子的热物理特性
2.2.2 基油的微量润滑机理
2.2.3 混合纳米粒子润滑机理
2.3 混合纳米流体微量润滑性能评定参数
2.3.1 磨削力
2.3.2 微观摩擦系数
2.3.3 比磨削能
2.3.4 工件的去除参数
2.3.5 工件的表面质量
2.4 磨削加工表面均一性研究
2.4.1 工件表面轮廓自相关分析
2.4.2 工件表面轮廓互相关分析
2.4.3 工件表面轮廓的功率谱密度分析
2.5 本章小结
第3章 不同浓度的Al_2O_3/SiC混合纳米粒流体对微量润滑磨削性能的影响规律
3.1 引言
3.2 实验设计
3.2.1 实验设备
3.2.2 实验材料
3.2.3 实验条件
3.2.4 实验方案
3.3 实验结果分析
3.3.1 磨削力比
3.3.2 比磨削能
3.3.3 工件的表面粗糙度
3.4 实验结果讨论
3.4.1 纯Al_2O_3纳米流体与纯SiC纳米流体的润滑机理
3.4.2 Al_2O_3/SiC混合纳米粒子的“物理协同作用”分析
3.4.3 工件表面形貌和轮廓支撑长度率曲线
3.5 本章小结
第4章 混合纳米粒子的不同物理协同作用对微量润滑磨削性能的影响及表面形貌微观表征
4.1 引言
4.2 实验设计
4.2.1 实验设备
4.2.2 实验材料
4.2.3 实验方案
4.3 实验结果
4.3.1 比磨削力
4.3.2 工件的切除参数
4.3.3 工件表面粗糙度
4.4 分析讨论
4.4.1 不同物理包覆效果的Al_2O_3/SiC混合纳米流体的润滑作用机理
4.4.2 纳米流体微量润滑液滴与工件表面的接触角对润滑性能的影响
4.4.3 磨屑的SEM分析
4.4.4 不同粒径比Al_2O_3/SiC混合纳米流体MQL的互相关分析
4.4.5 同一工件表面不同两点处的轮廓曲线互相关分析
4.5 本章小结
第5章 纳米流体微量润滑磨削射流参数优化设计与微观形貌的功率谱密度函数评价
5.1 引言
5.2 实验设计
5.2.1 实验设备
5.2.2 实验材料
5.2.3 实验方案
5.3 实验结果
5.3.1 信噪比分析
5.3.2 方差分析
5.3.3 优化结果
5.4 实验验证与讨论
5.4.1 表面轮廓的功率谱密度分析
5.4.2 工件表面形貌及其能谱分析
5.4.3 磨屑形貌及其能谱分析
5.5 本章小结
第6章 多角度二维超声振动辅助磨削系统运动学分析及其表面创成机理研究
6.1 引言
6.2 二维超声振动辅助磨削系统运动学分析
6.2.1 超声振动辅助磨削系统的阻抗匹配
6.2.2 超声波振动辅助磨削磨粒与工件相对运动轨迹分析
6.2.3 二维超声振动辅助磨削单颗磨粒多次切削的机理分析
6.3 多角度二维超声振动辅助磨削表面创成机理
6.3.1 多角度二维超声振动磨粒与工件相对运动轨迹仿真分析
6.3.2 多角度二维超声振动磨粒与工件的相对位移
6.3.3 不同角度椭圆轨迹的泵吸作用机理
6.3.4 超声振动激励下润滑液空化作用机理
6.3.5 多角度二维超声振动辅助磨削表面创成机理归纳
6.4 本章小结
第7章 多角度二维超声振动辅助混合纳米流体微量润滑磨削实验研究
7.1 引言
7.2 多角度二维超声振动磨削实验平台的设计与搭建
7.2.1 多角度二维超声振动磨削实验平台的设计
7.2.2 多角度二维超声振动磨削平台的实物搭建
7.3 实验设计
7.3.1 实验设备
7.3.2 表面创成机理验证实验设计与结果
7.3.3 实验材料
7.3.4 超声振动辅助混合纳米流体微量润滑磨削实验方案
7.4 实验结果与讨论
7.4.1 工件表面粗糙度(Ra、RSm)分析
7.4.2 工件表面形貌分析
7.4.3 工件表面自相关分析
7.5 本章小结
第8章 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]唇形密封轴表面椭圆形微织构的泵吸率分析[J]. 江华生. 嘉兴学院学报. 2018(06)
[2]超声振动辅助铣削加工钛合金表面摩擦磨损性能研究[J]. 马超,张建华,陶国灿. 表面技术. 2017(08)
[3]MoS2/CNTs混合纳米流体微量润滑磨削加工表面质量试验评价[J]. 张彦彬,李长河,贾东洲,李本凯,王要刚,杨敏,侯亚丽,张乃庆,吴启东. 机械工程学报. 2018(01)
[4]碳化硅陶瓷的超声振动辅助磨削[J]. 刘立飞,张飞虎,刘民慧. 光学精密工程. 2015(08)
[5]功率超声振动珩磨声振系统的设计与研究[J]. 耿海珍,祝锡晶,高春强,高艳霞. 组合机床与自动化加工技术. 2015(05)
[6]Specific grinding energy and surface roughness of nanoparticle jet minimum quantity lubrication in grinding[J]. Zhang Dongkun,Li Changhe,Jia Dongzhou,Zhang Yanbin,Zhang Xiaowei. Chinese Journal of Aeronautics. 2015(02)
[7]唇形密封轴表面方向性微孔的润滑特性[J]. 江华生,孟祥铠,沈明学,彭旭东. 化工学报. 2015(02)
[8]超声振动珩磨作用下空化泡动力学及影响参数[J]. 郭策,祝锡晶,刘国东,王建青,成全. 应用声学. 2015(01)
[9]α-Al2O3介孔材料导热特性的模拟[J]. 袁思伟,冯妍卉,王鑫,张欣欣. 物理学报. 2014(01)
[10]三种粒径的纳米铜粒子在润滑油中的摩擦学性能[J]. 顾彩香,朱冠军,田晓禹,史剑锋,冯艳艳. 机械设计与制造. 2011(10)
博士论文
[1]超声振动珩磨作用下磨削液多空化泡动力学及其非线性振动[D]. 郭策.中北大学 2016
[2]纳米复相陶瓷二维超声振动辅助磨削机理及其表面质量研究[D]. 闫艳燕.上海交通大学 2008
[3]超声振动—磨削—脉冲放电复合加工技术及其智能控制的研究[D]. 胡玉景.山东大学 2006
硕士论文
[1]三维螺线超声振动磨削硬脆材料的热力耦合作用机理SPH仿真研究[D]. 田梦.北京理工大学 2015
[2]纳米粒子射流微量润滑磨削流场特性对润滑的作用机理及实验研究[D]. 贾东洲.青岛理工大学 2014
[3]基于FPGA的焊线机超声波发生器的研究与设计[D]. 柯昌锵.广东工业大学 2014
[4]纳米Al2O3在海水中的沉降及其对磷和腐殖酸的吸附研究[D]. 厉月含.厦门大学 2014
[5]纳米粒子射流微量润滑磨削表面形貌创成机理与实验研究[D]. 王胜.青岛理工大学 2013
[6]纳米粒子射流微量润滑磨削热建模仿真与实验研究[D]. 李晶尧.青岛理工大学 2012
[7]不锈钢超声波振动车削装置设计及仿真分析[D]. 宋军.湖南大学 2012
[8]纳米颗粒射流微量润滑强化换热机理及磨削表面完整性评价[D]. 刘占瑞.青岛理工大学 2010
[9]二维超声振动高精密车削技术研究[D]. 赵雯.华东交通大学 2011
[10]不同形貌纳米金属铜、镍的制备、分散及摩擦性能研究[D]. 严冲.江苏大学 2010
本文编号：3713474
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【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 绿色磨削加工方式的发展
1.2.1 纳米流体微量润滑磨削
1.2.2 混合纳米流体微量润滑磨削
1.2.3 超声波振动辅助磨削
1.3 国内外研究现状
1.3.1 纳米流体微量润滑国内外研究现状
1.3.2 混合纳米流体微量润滑国内外研究现状
1.3.3 超声波振动辅助磨削国内外研究现状
1.4 课题来源
1.5 课题研究的主要内容
1.6 课题研究的意义
第2章 Al_2O_3/SiC混合纳米流体微量润滑磨削加工机理
2.1 引言
2.2 混合纳米流体微量润滑机理
2.2.1 Al_2O_3和SiC纳米粒子的热物理特性
2.2.2 基油的微量润滑机理
2.2.3 混合纳米粒子润滑机理
2.3 混合纳米流体微量润滑性能评定参数
2.3.1 磨削力
2.3.2 微观摩擦系数
2.3.3 比磨削能
2.3.4 工件的去除参数
2.3.5 工件的表面质量
2.4 磨削加工表面均一性研究
2.4.1 工件表面轮廓自相关分析
2.4.2 工件表面轮廓互相关分析
2.4.3 工件表面轮廓的功率谱密度分析
2.5 本章小结
第3章 不同浓度的Al_2O_3/SiC混合纳米粒流体对微量润滑磨削性能的影响规律
3.1 引言
3.2 实验设计
3.2.1 实验设备
3.2.2 实验材料
3.2.3 实验条件
3.2.4 实验方案
3.3 实验结果分析
3.3.1 磨削力比
3.3.2 比磨削能
3.3.3 工件的表面粗糙度
3.4 实验结果讨论
3.4.1 纯Al_2O_3纳米流体与纯SiC纳米流体的润滑机理
3.4.2 Al_2O_3/SiC混合纳米粒子的“物理协同作用”分析
3.4.3 工件表面形貌和轮廓支撑长度率曲线
3.5 本章小结
第4章 混合纳米粒子的不同物理协同作用对微量润滑磨削性能的影响及表面形貌微观表征
4.1 引言
4.2 实验设计
4.2.1 实验设备
4.2.2 实验材料
4.2.3 实验方案
4.3 实验结果
4.3.1 比磨削力
4.3.2 工件的切除参数
4.3.3 工件表面粗糙度
4.4 分析讨论
4.4.1 不同物理包覆效果的Al_2O_3/SiC混合纳米流体的润滑作用机理
4.4.2 纳米流体微量润滑液滴与工件表面的接触角对润滑性能的影响
4.4.3 磨屑的SEM分析
4.4.4 不同粒径比Al_2O_3/SiC混合纳米流体MQL的互相关分析
4.4.5 同一工件表面不同两点处的轮廓曲线互相关分析
4.5 本章小结
第5章 纳米流体微量润滑磨削射流参数优化设计与微观形貌的功率谱密度函数评价
5.1 引言
5.2 实验设计
5.2.1 实验设备
5.2.2 实验材料
5.2.3 实验方案
5.3 实验结果
5.3.1 信噪比分析
5.3.2 方差分析
5.3.3 优化结果
5.4 实验验证与讨论
5.4.1 表面轮廓的功率谱密度分析
5.4.2 工件表面形貌及其能谱分析
5.4.3 磨屑形貌及其能谱分析
5.5 本章小结
第6章 多角度二维超声振动辅助磨削系统运动学分析及其表面创成机理研究
6.1 引言
6.2 二维超声振动辅助磨削系统运动学分析
6.2.1 超声振动辅助磨削系统的阻抗匹配
6.2.2 超声波振动辅助磨削磨粒与工件相对运动轨迹分析
6.2.3 二维超声振动辅助磨削单颗磨粒多次切削的机理分析
6.3 多角度二维超声振动辅助磨削表面创成机理
6.3.1 多角度二维超声振动磨粒与工件相对运动轨迹仿真分析
6.3.2 多角度二维超声振动磨粒与工件的相对位移
6.3.3 不同角度椭圆轨迹的泵吸作用机理
6.3.4 超声振动激励下润滑液空化作用机理
6.3.5 多角度二维超声振动辅助磨削表面创成机理归纳
6.4 本章小结
第7章 多角度二维超声振动辅助混合纳米流体微量润滑磨削实验研究
7.1 引言
7.2 多角度二维超声振动磨削实验平台的设计与搭建
7.2.1 多角度二维超声振动磨削实验平台的设计
7.2.2 多角度二维超声振动磨削平台的实物搭建
7.3 实验设计
7.3.1 实验设备
7.3.2 表面创成机理验证实验设计与结果
7.3.3 实验材料
7.3.4 超声振动辅助混合纳米流体微量润滑磨削实验方案
7.4 实验结果与讨论
7.4.1 工件表面粗糙度(Ra、RSm)分析
7.4.2 工件表面形貌分析
7.4.3 工件表面自相关分析
7.5 本章小结
第8章 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]唇形密封轴表面椭圆形微织构的泵吸率分析[J]. 江华生. 嘉兴学院学报. 2018(06)
[2]超声振动辅助铣削加工钛合金表面摩擦磨损性能研究[J]. 马超,张建华,陶国灿. 表面技术. 2017(08)
[3]MoS2/CNTs混合纳米流体微量润滑磨削加工表面质量试验评价[J]. 张彦彬,李长河,贾东洲,李本凯,王要刚,杨敏,侯亚丽,张乃庆,吴启东. 机械工程学报. 2018(01)
[4]碳化硅陶瓷的超声振动辅助磨削[J]. 刘立飞,张飞虎,刘民慧. 光学精密工程. 2015(08)
[5]功率超声振动珩磨声振系统的设计与研究[J]. 耿海珍,祝锡晶,高春强,高艳霞. 组合机床与自动化加工技术. 2015(05)
[6]Specific grinding energy and surface roughness of nanoparticle jet minimum quantity lubrication in grinding[J]. Zhang Dongkun,Li Changhe,Jia Dongzhou,Zhang Yanbin,Zhang Xiaowei. Chinese Journal of Aeronautics. 2015(02)
[7]唇形密封轴表面方向性微孔的润滑特性[J]. 江华生,孟祥铠,沈明学,彭旭东. 化工学报. 2015(02)
[8]超声振动珩磨作用下空化泡动力学及影响参数[J]. 郭策,祝锡晶,刘国东,王建青,成全. 应用声学. 2015(01)
[9]α-Al2O3介孔材料导热特性的模拟[J]. 袁思伟,冯妍卉,王鑫,张欣欣. 物理学报. 2014(01)
[10]三种粒径的纳米铜粒子在润滑油中的摩擦学性能[J]. 顾彩香,朱冠军,田晓禹,史剑锋,冯艳艳. 机械设计与制造. 2011(10)
博士论文
[1]超声振动珩磨作用下磨削液多空化泡动力学及其非线性振动[D]. 郭策.中北大学 2016
[2]纳米复相陶瓷二维超声振动辅助磨削机理及其表面质量研究[D]. 闫艳燕.上海交通大学 2008
[3]超声振动—磨削—脉冲放电复合加工技术及其智能控制的研究[D]. 胡玉景.山东大学 2006
硕士论文
[1]三维螺线超声振动磨削硬脆材料的热力耦合作用机理SPH仿真研究[D]. 田梦.北京理工大学 2015
[2]纳米粒子射流微量润滑磨削流场特性对润滑的作用机理及实验研究[D]. 贾东洲.青岛理工大学 2014
[3]基于FPGA的焊线机超声波发生器的研究与设计[D]. 柯昌锵.广东工业大学 2014
[4]纳米Al2O3在海水中的沉降及其对磷和腐殖酸的吸附研究[D]. 厉月含.厦门大学 2014
[5]纳米粒子射流微量润滑磨削表面形貌创成机理与实验研究[D]. 王胜.青岛理工大学 2013
[6]纳米粒子射流微量润滑磨削热建模仿真与实验研究[D]. 李晶尧.青岛理工大学 2012
[7]不锈钢超声波振动车削装置设计及仿真分析[D]. 宋军.湖南大学 2012
[8]纳米颗粒射流微量润滑强化换热机理及磨削表面完整性评价[D]. 刘占瑞.青岛理工大学 2010
[9]二维超声振动高精密车削技术研究[D]. 赵雯.华东交通大学 2011
[10]不同形貌纳米金属铜、镍的制备、分散及摩擦性能研究[D]. 严冲.江苏大学 2010
本文编号：3713474
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