摩擦副表面Nd:YAG激光微造型技术及其应用研究

在声光调Q二级管泵浦固体光源（DPSS）Nd：YAG激光器基础上，采用“单脉冲同点间隔多次”激光微加工工艺，对灰铸铁材料进行表面微造型加工。试验研究表面，该工艺能克服热效应产生的不良影响，有效防止金属熔融和重铸现象。通过选择合适的脉冲次数、激光波长以及辅助气体工艺，可获得较理想的微腔形貌和表面质量。采用JXA-840A分析了微加工形貌，表明微腔（槽）表面留有一层致密的硬化层，且与基体结合良好。通过对CA6DF2-26型柴油机激光珩磨缸套的性能试验，表明与普通平顶珩磨相比，柴油机机油耗降低53％，漏气量降低33％-50％。     

激光微织构用吸光涂层正交工艺试验研究

为了提高金属表面激光吸收率及激光微织构加工表面质量,采用W-71s型喷枪在试样表面分别喷涂黑漆、水玻璃和黄料,并用Nd∶YAG激光器对其进行激光微凹坑加工。与无涂层试样相比,激光加工水玻璃和黄料涂层试样表面蚀除凹坑体积都增加,其凹坑边缘熔渣体积都减少,其中,黄料涂层试样表面蚀除凹坑体积增加了29.4%;在此基础上,利用正交试验法探讨水玻璃和黄料的配比以及厚度对激光微织构加工表面蚀除凹坑体积和凹坑边缘熔渣体积的影响。结果表明,吸光涂料的厚度控制在0.1mm左右,黄料含量17%、水玻璃含量18%的涂料为最优涂料配方;正交试验表中最优试样表面蚀除凹坑体积相比无涂层试样增加了70.6%,其凹坑边缘熔渣体积减少了16.2%。该工艺显著提高了激光吸收率和激光加工表面质量。     

新型零泄漏非接触式机械密封及其激光表面微造型跨尺度加工工艺研究

介绍一种在密封环端面具有微观凹腔和宏观泵送槽的新型机械密封.基于流体动压润滑理论,对其表面的微观和宏观几何形貌进行了初步设计;采用先进的激光表面造型技术(LST),利用"单脉冲同点间隔多次"激光加工工艺,在SiC试样上进行激光造型工艺试验,分析输出波长、激光功率、脉冲宽度、重复频率、重叠系数和辅助气体等激光加工参数对SiC材料几何形貌质量的影响;成功地在机械密封环端面加工出高质量的微观凹腔和宏观泵送槽,解决了机械密封环端面跨尺度加工的难题.     

初始表面粗糙度对沟槽织构摩擦性能的影响

目的探究初始表面粗糙度大小对激光沟槽织构化表面摩擦性能的影响规律。方法采用脉冲光纤激光器在不同粗糙度的45#钢试样表面制备具有不同深度、规则排列的沟槽织构,利用摩擦磨损试验机进行销-盘式往复摩擦试验,研究初始表面粗糙度对沟槽织构化表面摩擦系数的影响规律,以及不同初始表面粗糙度条件下,激光沟槽织构化表面的摩擦学行为。结果沟槽织构能够有效降低表面的摩擦系数,初始表面粗糙度、载荷和速度的大小对沟槽织构的润滑减摩性能有较大影响。在较低的载荷下,沟槽织构能有效提高表面的流体动压润滑效应;在较高的载荷下,沟槽织构能够有效改善表面的边界润滑性能。存在最优初始表面粗糙度,使得摩擦系数达到最小,初始表面粗糙度最优值的大小应根据载荷和速度大小来确定。结论根据摩擦副表面的载荷和速度工况条件,合理优化初始表面粗糙度能使沟槽织构获得较为理想的润滑减摩效果。     

交叉沟槽织构化粗糙表面流体润滑数值分析

目的 探究粗糙度对交叉沟槽织构化表面流体动力润滑性能的影响。方法 基于质量守恒空化边界条件和平均流量模型的Reynolds方程,建立计入表面粗糙度效应的交叉沟槽织构化表面流体动力润滑理论模型,采用多重网格法进行数值求解,获得润滑油膜的压力分布和承载能力,分析粗糙度对交叉沟槽织构化表面流体润滑性能的影响规律。结果 油膜承载能力随着沟槽宽度的增大而增大,表面粗糙度对油膜承载能力的影响随着沟槽宽度的增大而增大。存在最佳的沟槽深度和间距使得交叉沟槽所产生的流体动力润滑效应达到最强,表面粗糙度对油膜承载能力的影响在最佳沟槽深度附近最大,粗糙度对油膜承载能力的影响随着沟槽间距的增加而增大。油膜承载能力随着交叉角度的增大呈现先增大后减小的趋势,粗糙度对油膜承载能力的影响随着交叉角度的增加而增大。交叉沟槽的重叠系数对油膜平均压力几乎没有任何影响,粗糙度对油膜承载能力也几乎不受重叠系数的影响。结论 在利用数值分析方法研究交叉沟槽织构流体动力润滑性能时,不能忽略粗糙度的影响,表面粗糙度在一定程度上抑制了交叉沟槽所产生的流体动力润滑效应,降低了油膜承载能力。     

圆锥轧辊激光毛化加工研究

在圆锥轧辊轧制带钢时,为了增强轧辊与带钢之间的摩擦力,采用对轧辊表面进行激光毛化的方法,对圆锥轧辊的激光毛化加工过程进行了分析研究,给出加工系统的硬件组成,介绍了加工系统的控制原理。由于在圆锥轧辊表面进行激光毛化属于变径加工,为了保证每个加工圆周处毛化点之间的点距不变,推导出每个加工圆周处圆周直径、总脉冲个数和分频系数等的计算公式,同时给出相应算法,解决了每个加工圆周处最后1个毛化点与第1个毛化点之间间距总是大于点距的问题。结果表明,在圆锥轧辊表面进行激光毛化,不仅增强了轧辊与带钢之间的摩擦力,同时还延长了轧辊的使用寿命。     

基于特殊激光微造型工艺的平面阵列加工研究

为了使平面阵列激光微造型方法应用于工程技术领域,基于"单脉冲同点间隔多次"激光微造型新工艺,对平面阵列的加工方法进行了深入的分析研究,给出一种全新的扫描策略,对已有的加工方案进行了路径优化。由于采用该扫描策略进行"单脉冲同点间隔多次"激光微造型时,要求激光头对每行加工初始点进行精确定位,基于此,对工作台的定位问题进行了分析研究,给出了工作台精确定位流程图,并对该扫描策略的编程实现过程进行了分析研究,给出了路径优化后平面阵列加工过程流程图。结果表明,该扫描策略满足既定的"单脉冲同点间隔多次"激光微造型新工艺的加工要求,且能获得较好的微观形貌和表面质量。     

柴油机缸套表面微沟槽织构润滑性能仿真分析

针对缸套表面织构微沟槽形貌,建立了缸套-活塞环摩擦副混合润滑理论模型,并采用MATLAB编程计算来分析微沟槽形貌参数对其润滑摩擦性能的影响规律。结果表明：缸套表面微沟槽可以形成很好的油膜压力,有效地改善缸套-活塞环间的润滑状态;随着微沟槽角度的增大,最小膜厚比逐渐增大,其润滑效果也越来越好,综合考虑摩擦润滑性能和机油耗性能情况下,最佳的微沟槽角度为60°。在上止点附近,面积占有率变化Sp对量纲一摩擦力影响较大;在其他区域,面积占有率对摩擦力影响不大;综合考虑油膜厚度与摩擦力,当Sp=0.15时效果最好。随着微沟槽深宽比e的增大,量纲一摩擦力不断增大,当e从0.025增大到0.150时,平均量纲一摩擦力增大了2.3倍,但深宽比过大,润滑效果将会减弱。研究结果认为,最佳深宽比的范围为0.05~0.08。
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基于BP神经网络的摄像机标定方法研究

在摄像机标定中,由于摄像机镜头存在多种非线性畸变,传统的标定方法需要建立复杂的数学模型来描述,因而增加了系统的复杂性和不稳定性.神经网络可以较好的处理非线性问题.提出了一种基于BP神经网络的标定方法,通过隐式标定来处理二维图像点和世界坐标系中的三维点之间的映射关系,使系统不经过复杂的摄像机内外参数标定,就可以获得物体的三维信息.实验表明,该方法有效可行.     

基于CFD活塞环表面凹腔微造型动压润滑性能研究

采用基于N-S方程的CFD方法,将缸套-活塞环摩擦副简化为平面滑动摩擦副,忽略次要因素建立三维表面凹腔微造型动压润滑模型,分析凹腔面积占有率、凹腔深度、凹腔半径变化分别对举升力的影响。研究表明:平面滑动摩擦副表面凹腔微造型可以产生动压润滑效应;当面积占有率为12%～20%,凹腔深度为5～10μm,凹腔半径为90～120μm时动压润滑性能较好。