机械零部件磨损寿命预测与软件开发

发布时间：2017-05-27 07:00

  本文关键词：机械零部件磨损寿命预测与软件开发，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：磨损是机械零部件失效或损坏的主要原因之一。机械零部件的磨损使得零件间配合精度降低或达不到配合要求,直至影响机械设备的运转精度或产品的加工质量,甚至使摩擦系统产生振动和噪音。对机械零部件的磨损进行研究,实现其寿命预测,有助于提高零件的耐磨性,进而延长其使用寿命,对零件的维修与更换起指导作用,减少因零件的磨损造成的资源和经济的损失。零件磨损受环境条件、材料性质和零件配合关系等因素的影响。因为这些影响因素具有分散性,所以一批相同零件的磨损寿命也具有一定的不确定性。磨损过程中,当内外因素保持恒定时,经过一定时间的磨合期后的磨损将处于稳定的状态,零件的寿命长短主要由稳定磨损期的持久性和磨损量指标决定。本文根据不同磨损类型的磨损量计算模型,通过与时间有关磨损量计算参数导出磨损寿命的预测模型；考虑磨损不确定性因素的影响,建立了零件磨损寿命概率分布模型；使用VC++6.0开发磨损分析软件,用于零件磨损寿命或寿命可靠度的估算。具体研究内容如下：(1)总结了不同磨损类型的磨损量计算方程,建立了由磨损量计算方程导出的磨损寿命预测模型,分析了模型使用的条件及模型应用存在的问题；(2)建立了零件磨损寿命概率分布模型,将所建模型同耐磨可靠寿命计算方法和Monte Carlo模拟方法通过举例对比结果,验证模型的正确性。介绍了Monte Carlo模拟方法对预测零件磨损寿命概率分布的可行性；(3)建立了典型机械产品——金属切削刀具的磨损寿命概率分布模型,利用现有的刀具寿命数据验证模型使用的可行性;(4)使用VC++6.0开发了磨损分析软件,通过模型计算单元实现不同磨损模型寿命的预测或寿命可靠性估算。软件主体为单文档界面,包含“模型选择”、“寿命估算”、“结果保存”、“材料性能查询”和“变量说明”等功能对话框。
【关键词】：机械零部件 磨损 模型 寿命预测 寿命概率分布 刀具 磨损分析软件
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH117.1;TP311.52
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 机械零部件磨损寿命预测研究背景13-15
• 1.1.1 摩擦学研究背景13-14
• 1.1.2 磨损相关领域研究背景14-15
• 1.2 机械零部件磨损寿命预测研究意义15-16
• 1.2.1 摩擦磨损研究意义15
• 1.2.2 机械零部件磨损寿命相关预测研究意义15-16
• 1.2.3 本课题研究的意义16
• 1.3 课题相关领域的研究现状16-20
• 1.3.1 典型机械零部件磨损寿命预测相关领域研究现状16-17
• 1.3.2 从磨损量角度出发的磨损寿命预测相关领域研究现状17-18
• 1.3.3 机械零部件磨损寿命概率分布预测相关领域研究现状18-19
• 1.3.4 磨损相关的研究存在问题19-20
• 1.4 课题研究的主要内容20-21
• 第2章 磨损相关定义及测量方法21-29
• 2.1 机械零部件磨损相关内容21-23
• 2.1.1 磨损的定义与分类21-22
• 2.1.2 磨损类型、基本机制与磨损表面形式22
• 2.1.3 磨损类型的判断方法22-23
• 2.2 机械零部件的磨损规律与寿命23-26
• 2.2.1 机械零部件的典型磨损规律23-24
• 2.2.2 其它常见机械零部件的磨损规律24-25
• 2.2.3 机械零部件的磨损寿命概念25-26
• 2.2.4 机械零部件的磨损寿命概率分布与可靠性概念26
• 2.3 磨损量测量方法26-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第3章 磨损寿命预测模型与寿命概率分布模型的建立29-43
• 3.1 磨损寿命预测29-32
• 3.1.1 磨损量计算模型的修正29
• 3.1.2 依据磨损量的寿命估算原理29-32
• 3.2 零件磨损寿命概率分布模型的建立32-38
• 3.2.1 磨损率与磨损速率32
• 3.2.2 现有的零件磨损寿命概率分布模型32-33
• 3.2.3 零件磨损寿命概率分布模型的建立33-38
• 3.3 磨损寿命概率分布模型的验证38-40
• 3.3.1 对不考虑磨合期模型的Monte Carlo模拟验证38
• 3.3.2 对不考虑磨合期模型与耐磨可靠寿命计算方法结果对比38-39
• 3.3.3 对考虑磨合期模型的Monte Carlo模拟验证39
• 3.3.4 对考虑磨合期模型与耐磨可靠寿命计算方法结果对比39-40
• 3.4 Monte Carlo模拟方法求磨损寿命可靠度40
• 3.5 磨损速率的估计40-41
• 3.6 本章小结41-43
• 第4章 切削刀具磨损寿命预测及寿命概率分布模型建立43-55
• 4.1 车刀的基本知识43-44
• 4.1.1 车刀的概念43-44
• 4.1.2 车刀的参考面与几何角度44
• 4.2 切削刀具的磨损44-46
• 4.2.1 刀具磨损44-45
• 4.2.2 刀具的磨钝标准45-46
• 4.3 刀具磨损寿命预测46-47
• 4.3.1 刀具耐用度与寿命46
• 4.3.2 切削用量46
• 4.3.3 刀具耐用度的计算46-47
• 4.4 刀具磨损寿命概率分布模型建立47-50
• 4.4.1 刀具磨损寿命概率分布研究现状47-48
• 4.4.2 刀具磨损寿命概率分布模型建立48-50
• 4.5 刀具磨损寿命概率分布模型验证50-54
• 4.6 本章小结54-55
• 第5章 零件磨损寿命预测模型55-81
• 5.1 磨粒磨损寿命预测55-58
• 5.1.1 简单模型(拉宾诺维奇提出的修正)55-56
• 5.1.2 M.A.Moore对简化方程的修正(塑性材料)56
• 5.1.3 M.A.Moore对简化方程的修正(脆性材料)56
• 5.1.4 磨损时材料的塑变特性和加工硬化对简化方程的修正56-57
• 5.1.5 磨损时材料内部裂纹的扩展对简化方程的修正(朱卡尔的修正)57-58
• 5.1.6 根据磨料磨损中三种形成磨屑的机理对简化方程的修正58
• 5.2 粘着磨损寿命预测58-60
• 5.2.1 基本方程(Archard修正模型)58-59
• 5.2.2 Tomlinson分子理论磨损方程59
• 5.2.3 利用Archard公式的修正模型59-60
• 5.3 疲劳磨损寿命预测60-65
• 5.3.1 基本模型60
• 5.3.2 Halling模型60-61
• 5.3.3 剥层理论61
• 5.3.4 Weibull模型61-62
• 5.3.5 轴承寿命L-P基本模型的修正公式62
• 5.3.6 齿轮接触疲劳寿命估算62-64
• 5.3.7 轧辊磨损模型64-65
• 5.3.8 基于最小二乘法的Weibull模型65
• 5.4 冲蚀磨损寿命预测65-70
• 5.4.1 基本方程65-66
• 5.4.2 冲蚀的变形磨损理论66-67
• 5.4.3 Finnie方程67-68
• 5.4.4 J.H.Neilson和A.Gilchrist方程68
• 5.4.5 脆性材料的冲蚀理论68-69
• 5.4.6 Hashish的冲蚀模型69
• 5.4.7 Zeng的冲蚀模型69-70
• 5.5 腐蚀磨损寿命预测70-71
• 5.5.1 基本方程70-71
• 5.5.2 钢的氧化磨损模型71
• 5.6 微动磨损寿命预测71-72
• 5.6.1 基本方程71-72
• 5.6.2 低碳钢在空气中微动磨损经验方程72
• 5.7 基于可靠性的磨损寿命预测模型72-73
• 5.8 Hornbogen的Archard修正公式73-74
• 5.9 刀具耐用度(寿命)预测74
• 5.10 一般零件磨损寿命概率分布模型74-75
• 5.11 刀具寿命概率分布模型75-76
• 5.12 灰色GM(1,1)磨损寿命预测模型76-77
• 5.13 BP神经网络模型77-78
• 5.14 最小二乘法曲线拟合模型78-79
• 5.15 本章小结79-81
• 第6章 磨损分析软件81-93
• 6.1 软件的总体设计81-83
• 6.1.1 软件模型说明81
• 6.1.2 软件总体结构流程图81-83
• 6.1.3 软件使用说明83
• 6.2 软件相关内容及模块介绍83-87
• 6.2.1 登陆对话框83
• 6.2.2 单文档界面与主要使用模块83-86
• 6.2.3 模型计算单元界面86-87
• 6.3 软件模型寿命估算举例验证87-92
• 6.3.1 磨料磨损简单模型举例验证87-88
• 6.3.2 粘着磨损基本方程举例验证88-89
• 6.3.3 冲蚀磨损基本方程的举例验证89
• 6.3.4 灰色理论模型举例验证89-91
• 6.3.5 最小二乘法曲线拟合模型验证91-92
• 6.4 本章小结92-93
• 第7章 结论与展望93-95
• 7.1 结论93
• 7.2 展望93-95
• 参考文献95-101
• 致谢101

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