结构化表面拓扑磨削砂轮设计中的若干问题研究
发布时间：2022-12-04 20:24
结构化表面能够有效降低零件表面的流体拖曳摩擦阻力,从而改善零件在流体中的运动性能。为获得特定的结构化表面,研究者们主要采用了压印、化学蚀刻、激光等加工方法,但这些加工方法在大量生产时出现若干问题。超硬磨料加工是解决以上问题的有效方法之一,但磨削加工主要依赖于表面具有特定表面结构的结构化砂轮,所以如何设计并制造具有特定结构的结构化砂轮是解决上述问题的关键。本文对现有的结构化表面拓扑特征进行研究,分析其拓扑属性,通过提取的特征参数进行砂轮设计。首先建立三种磨粒簇排布砂轮的几何模型与数学模型,然后通过坐标变换来建立结构化砂轮磨削的运动方程,研究结构化表面与砂轮磨削运动间的关系,根据运动学方程推导结构化表面的边界条件,结合提取的特征参数反推出砂轮的排布间距,设计出砂轮表面结构,如表面排布特征设计和每个单元特征设计,最终设计出结构化砂轮。利用MATLAB仿真了三种砂轮磨削的平面工件表面并验证了凹坑、凸台和沟槽结构化表面形成规律并讨论了磨粒簇形状、砂轮转速、工件进给速度、磨削深度等对工件表面形貌的影响,讨论并分析了不同参数下工件结构化表面的形貌特征,得到相应的结构化表面和相应的变化规律,最后设计磨...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 选题的背景及意义
1.2 国内外相关技术的发展现状
1.2.1 结构化表面磨削的研究现状
1.2.2 结构化砂轮设计与制造研究现状
1.2.3 拓扑磨削
1.3 课题的来源及意义
1.3.1 课题的来源
1.3.2 课题的研究意义
1.4 本课题研究内容
第2章 结构化表面拓扑特征的提取与分析
2.1 结构化表面的分类
2.2
2.2.1 凹坑
2.2.2 凸台
2.2.3 沟槽
2.3 结构化表面拓扑特征的提取
2.4 本章小结
第3章 结构化砂轮的设计
3.1 结构化砂轮的磨粒簇设计
3.2 结构化砂轮基体的设计
3.3 磨粒簇结构化砂轮的排布设计
3.3.1 磨粒簇砂轮模型建立
3.3.2 结构化砂轮磨削的轨迹方程的建立
3.3.3 实现结构化表面磨削的运动学条件
3.3.4 实现凹坑表面的边界条件
3.3.5 实现沟槽(筋条)表面的边界条件
3.3.6 实现凸台表面的边界条件
3.3.7 磨粒簇结构化砂轮的设计
3.4 本章小结
第4章 磨粒簇结构化砂轮磨削结构化表面形貌的仿真
4.1 仿真的基本条件与策略
4.2 仿真分析
4.3 本章小结
第5章 磨粒簇结构化砂轮的制备
5.1 实验设备介绍
5.2 制备过程
5.2.1 基体的前处理
5.2.2 砂轮基体的打孔
5.2.3 磨粒簇油石的选择
5.2.4 磨粒簇油石的磨削
5.2.5 对磨粒簇油石上胶
5.3 本章小结
第6章 结构化表面的磨削实验研究
6.1 实验设备与总体条件
6.1.1 实验系统的构成
6.1.2 实验材料与试件
6.1.3 实验方案与条件
6.2 结构化表面的磨削实验结果与分析
6.2.1 凹坑形结构化表面的磨削结果与分析
6.2.2 凸包形结构化表面磨削结果与分析
6.2.3 沟槽形结构化表面磨削结果与分析
6.3 结构化表面缺陷分析
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合工艺制备的表面微凹坑织构的摩擦性能研究[J]. 蒋雯,张朝阳,顾秦铭,徐坤,朱浩,曹增辉. 润滑与密封. 2019(11)
[2]水压马达仿生非光滑表面配流副摩擦磨损研究[J]. 马浩,高殿荣,毋少峰,梁瑛娜. 机械工程学报. 2018(13)
[3]多轴CNC机床运动优化磨齿拓扑修形面齿轮[J]. 沈云波,扶碧波,刘玄. 计算机集成制造系统. 2017(02)
[4]表面结构化砂轮磨削加工技术研究进展[J]. 郭兵,金钱余,赵清亮,吴明涛,曾昭奇. 哈尔滨工业大学学报. 2016(07)
[5]凹坑形仿生非光滑表面滑靴副的动压润滑计算[J]. 梁瑛娜,高殿荣,毋少峰. 机械工程学报. 2015(24)
[6]分段拓扑修形齿轮的成形磨削与试验[J]. 王会良,邓效忠,杨建军,徐恺,苏建新,陈强. 航空动力学报. 2014(12)
[7]基于仿生非光滑沟槽的高速列车减阻研究[J]. 杜健,龚明,田爱琴,高娜,李志伟. 铁道科学与工程学报. 2014(05)
[8]光学玻璃的激光微结构化砂轮精密磨削[J]. 郭兵,赵清亮,陈冰,于欣. 光学精密工程. 2014(10)
[9]鲨鱼皮仿生结构应用及制造技术综述[J]. 刘宝胜,吴为,曾元松. 塑性工程学报. 2014(04)
[10]陶瓷飞行体的微沟槽结构曲面精密磨削与减阻性能[J]. 鲁艳军,谢晋,程剑,罗敏健,邢允波. 机械工程学报. 2014(15)
博士论文
[1]仿鲨鱼鳃呼吸过程的流场控制及减阻性能研究[D]. 李芳.哈尔滨工程大学 2016
[2]金刚石砂轮微尖端的ECD修锐修整及其微磨削应用研究[D]. 鲁艳军.华南理工大学 2015
[3]旋成体仿生非光滑表面流场控制减阻研究[D]. 张成春.吉林大学 2007
[4]典型生物非光滑表面形态特征及其脱附功能特性研究[D]. 王淑杰.吉林大学 2006
硕士论文
[1]基于端面微磨削的硬脆材料磨削力建模研究[D]. 张硕.河北工业大学 2015
[2]钛合金高速铣削过程建模[D]. 孟龙.上海交通大学 2013
[3]滑动轴承非光滑表面设计的理论和制造方法[D]. 刘宏鹏.沈阳理工大学 2013
[4]具有仿生非光滑表面旋成体的减阻性能数值模拟研究[D]. 徐继.东华大学 2010
[5]凹坑形仿生非光滑表面的减阻性能研究[D]. 赵军.大连理工大学 2008
[6]凸包型仿生非光滑表面自由式磨料磨料磨损行为[D]. 贾兵云.吉林大学 2004
本文编号：3708933
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 选题的背景及意义
1.2 国内外相关技术的发展现状
1.2.1 结构化表面磨削的研究现状
1.2.2 结构化砂轮设计与制造研究现状
1.2.3 拓扑磨削
1.3 课题的来源及意义
1.3.1 课题的来源
1.3.2 课题的研究意义
1.4 本课题研究内容
第2章 结构化表面拓扑特征的提取与分析
2.1 结构化表面的分类
2.2
2.2.1 凹坑
2.2.2 凸台
2.2.3 沟槽
2.3 结构化表面拓扑特征的提取
2.4 本章小结
第3章 结构化砂轮的设计
3.1 结构化砂轮的磨粒簇设计
3.2 结构化砂轮基体的设计
3.3 磨粒簇结构化砂轮的排布设计
3.3.1 磨粒簇砂轮模型建立
3.3.2 结构化砂轮磨削的轨迹方程的建立
3.3.3 实现结构化表面磨削的运动学条件
3.3.4 实现凹坑表面的边界条件
3.3.5 实现沟槽(筋条)表面的边界条件
3.3.6 实现凸台表面的边界条件
3.3.7 磨粒簇结构化砂轮的设计
3.4 本章小结
第4章 磨粒簇结构化砂轮磨削结构化表面形貌的仿真
4.1 仿真的基本条件与策略
4.2 仿真分析
4.3 本章小结
第5章 磨粒簇结构化砂轮的制备
5.1 实验设备介绍
5.2 制备过程
5.2.1 基体的前处理
5.2.2 砂轮基体的打孔
5.2.3 磨粒簇油石的选择
5.2.4 磨粒簇油石的磨削
5.2.5 对磨粒簇油石上胶
5.3 本章小结
第6章 结构化表面的磨削实验研究
6.1 实验设备与总体条件
6.1.1 实验系统的构成
6.1.2 实验材料与试件
6.1.3 实验方案与条件
6.2 结构化表面的磨削实验结果与分析
6.2.1 凹坑形结构化表面的磨削结果与分析
6.2.2 凸包形结构化表面磨削结果与分析
6.2.3 沟槽形结构化表面磨削结果与分析
6.3 结构化表面缺陷分析
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合工艺制备的表面微凹坑织构的摩擦性能研究[J]. 蒋雯,张朝阳,顾秦铭,徐坤,朱浩,曹增辉. 润滑与密封. 2019(11)
[2]水压马达仿生非光滑表面配流副摩擦磨损研究[J]. 马浩,高殿荣,毋少峰,梁瑛娜. 机械工程学报. 2018(13)
[3]多轴CNC机床运动优化磨齿拓扑修形面齿轮[J]. 沈云波,扶碧波,刘玄. 计算机集成制造系统. 2017(02)
[4]表面结构化砂轮磨削加工技术研究进展[J]. 郭兵,金钱余,赵清亮,吴明涛,曾昭奇. 哈尔滨工业大学学报. 2016(07)
[5]凹坑形仿生非光滑表面滑靴副的动压润滑计算[J]. 梁瑛娜,高殿荣,毋少峰. 机械工程学报. 2015(24)
[6]分段拓扑修形齿轮的成形磨削与试验[J]. 王会良,邓效忠,杨建军,徐恺,苏建新,陈强. 航空动力学报. 2014(12)
[7]基于仿生非光滑沟槽的高速列车减阻研究[J]. 杜健,龚明,田爱琴,高娜,李志伟. 铁道科学与工程学报. 2014(05)
[8]光学玻璃的激光微结构化砂轮精密磨削[J]. 郭兵,赵清亮,陈冰,于欣. 光学精密工程. 2014(10)
[9]鲨鱼皮仿生结构应用及制造技术综述[J]. 刘宝胜,吴为,曾元松. 塑性工程学报. 2014(04)
[10]陶瓷飞行体的微沟槽结构曲面精密磨削与减阻性能[J]. 鲁艳军,谢晋,程剑,罗敏健,邢允波. 机械工程学报. 2014(15)
博士论文
[1]仿鲨鱼鳃呼吸过程的流场控制及减阻性能研究[D]. 李芳.哈尔滨工程大学 2016
[2]金刚石砂轮微尖端的ECD修锐修整及其微磨削应用研究[D]. 鲁艳军.华南理工大学 2015
[3]旋成体仿生非光滑表面流场控制减阻研究[D]. 张成春.吉林大学 2007
[4]典型生物非光滑表面形态特征及其脱附功能特性研究[D]. 王淑杰.吉林大学 2006
硕士论文
[1]基于端面微磨削的硬脆材料磨削力建模研究[D]. 张硕.河北工业大学 2015
[2]钛合金高速铣削过程建模[D]. 孟龙.上海交通大学 2013
[3]滑动轴承非光滑表面设计的理论和制造方法[D]. 刘宏鹏.沈阳理工大学 2013
[4]具有仿生非光滑表面旋成体的减阻性能数值模拟研究[D]. 徐继.东华大学 2010
[5]凹坑形仿生非光滑表面的减阻性能研究[D]. 赵军.大连理工大学 2008
[6]凸包型仿生非光滑表面自由式磨料磨料磨损行为[D]. 贾兵云.吉林大学 2004
本文编号：3708933
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3708933.html
