回转式粉末润滑界面原位观察机的多目标优化设计

设计了一种由主运动机构、加载机构组成的回转式粉末润滑原位观察试验机,下试件(玻璃)作回转运动,玻璃上有均匀分布的石墨粉末,玻璃、石墨、上试件之间的接触副是面接触,通过螺旋传动机构改变外载荷的大小。试验机在显微镜的平台上搭建空间有限,而且带轮质量大则试验台形变大,会严重影响采集图像的质量。通过V带轮的多目标优化设计,带轮的中心距a和总质量m明显变小,说明该优化设计效果明显,具有很好的实用价值。     

考虑软三体接触的粗糙界面混合润滑模型研究

软三体颗粒润滑是利用大量松散的固体软颗粒在界面中的承载和剪切行为实现特殊环境下界面的减摩,因此研究软颗粒介质摩擦界面在剪切过程中的受力情况,对软三体颗粒润滑机理的分析以及润滑装置的设计都具有重要意义。研究中将第三体颗粒类比为流体,基于雷诺方程、黏度方程、Greenwood和Williamson接触模型（G-W模型）等建立了含大颗粒粗糙界面的混合润滑模型。该模型中摩擦副的总载荷及总摩擦力由流体、微凸体和大颗粒三部分共同构成。通过采用有限差分法对上述物理模型进行求解分析,探究膜厚比、第三体大颗粒的质量浓度、粒径以及试件的表面形貌、弹性模量对三体接触界面的承载和摩擦力的影响情况,进而分析大颗粒粒径和接触表面粗糙度耦合时软三体接触界面的力学性能。基于对所构建的软三体接触界面混合润滑模型的研究可知：合理选择大颗粒质量浓度、粒径以及试件的表面形貌、弹性模量有助于提高承载、减小摩擦力,使得软三体颗粒流具有更好的减摩润滑性能。     

膜厚对粉末润滑层特性影响的试验研究

采用真实接触面积比定量表征粉末层的破坏过程,通过模型研究不同膜厚的粉末层承载和摩擦力分布情况。当膜厚值较小时,承载较小且承载峰值较低,承载不均匀,容易导致载荷集中,粉末层局部破坏严重,真实接触面积比较迅速下降。当膜厚值较大时,承载较大且承载峰值较多,承载均匀,粉末层破坏不严重,润滑效果好。膜厚值大则剪切力较大,粉末层局部被破坏,上下试件之间发生相对滑移,且剪切力较大的粉末层迅速被破坏,粉末层局部破坏扩散较快,真实接触面积比快速下降。     

高空作业平台动力总成悬置系统的静刚度优化

以某高空作业平台动力总成悬置系统的隔振性能为研究对象,将振动能量解耦率和悬置处竖向动反力作为优化设计的目标函数,以悬置块的三向静刚度值作为设计变量,对悬置系统进行优化设计。结果表明,优化悬置块各向的静刚度后,改善了悬置系统的振动能量解耦率,降低了各悬置处的竖向动反力。实车试验结果也表明,通过优化配置悬块各向的静刚度,明显降低了动力总成悬置系统的振动加速度。     

粉末润滑界面的原位观察及润滑机制

将松散的石墨粉导入面接触的摩擦副间隙中,在轴向力和剪切力作用下形成减摩性能良好的粉末层。利用带有CCD数码相机的光学显微镜对试件表面进行动态观测,分析表面粗糙度、载荷、滑移速率、粉末量对粉末层的破坏形式、破坏过程的影响,采用图像分割技术计算真实接触面积比。结果表明：粉末层的破坏形式包括完整、局部区域破坏、局部破坏区域扩散、粉末黏附、完全破坏5个阶段;黏附阶段存在的必要条件为重载、试件表面具有一定粗糙度,粉末量、滑移速率的增大使黏附加剧。     

粉末润滑原位观察试验机设计

为了更可靠地观察试件磨损过程,进行了粉末润滑原位观察试验机设计研究。应用该试验机,使整个摩擦过程实时动态可见。其中,下试件(玻璃)作往复运动,玻璃上有均匀分布的石墨粉末,玻璃与石墨、上试件之间接触副是面接触,通过增减砝码的数量来改变外载荷大小。设计中,将试验平台简化为外伸梁,包括悬臂梁和简支梁两部分。基于Matlab软件分析试验平台的稳定性,从而保证试验台左右移动时的稳定性,防止产生振动,提高图像的质量。应用Matlab软件对采集的图像进行滤波、调整亮度、灰度及二值化等处理,运用阈值分割迭代法得到二值化图像的实际接触面积比。