摩擦离合器黏滑振动特性的显式动力学分析

针对摩擦离合器在接合过程中出现的黏滑振动问题,建立了某车型离合器三维有限元模型,通过采用有限元软件ABAQUS内嵌的显式动力学分析算法,对离合器系统在接合过程中产生的黏滑振动特性进行研究,通过改变法向载荷和摩擦片厚度,探讨了两者对离合器系统黏滑振动行为的影响.研究结果表明,利用ABAQUS显式动力学分析能有效地模拟出离合器接合过程中产生的黏滑振动现象.黏滑振动发生过程中,系统位移信号呈现出明显的锯齿状波动,飞轮盘和摩擦片会在一定时刻形成相互咬合的状态.离合器黏滑振动的频率和系统的自然频率非常接近,受到系统结构的影响.当法向载荷从1.0 MPa增大到1.5 MPa时,系统振动位移信号的波动幅值增大,黏滑振动周期减小,系统颤振现象更加明显.但当法向载荷进一步增大到3.0 MPa时,黏滑振动逐渐演变为持续的摩擦自激振动现象.通过合理地调控离合器接合的法向载荷,有利于改善黏滑振动现象.摩擦片厚度对系统黏滑振动特性的影响显著,当摩擦片厚度从2 mm逐渐增加为4 mm时,系统的结构频率发生变化,从而使得系统黏滑振动的频率发生变化.此外,增大摩擦片厚度能够改善系统黏滑振动行为,降低系统黏滑振动强度,因此适当地增大摩擦片厚度,是改善黏滑振动强度的有效手段.     

摩擦离合器黏滑振动特性的显式动力学分析

针对摩擦离合器在接合过程中出现的黏滑振动问题,建立了某车型离合器三维有限元模型,通过采用有限元软件ABAQUS内嵌的显式动力学分析算法,对离合器系统在接合过程中产生的黏滑振动特性进行研究,通过改变法向载荷和摩擦片厚度,探讨了两者对离合器系统黏滑振动行为的影响.研究结果表明,利用ABAQUS显式动力学分析能有效地模拟出离合器接合过程中产生的黏滑振动现象.黏滑振动发生过程中,系统位移信号呈现出明显的锯齿状波动,飞轮盘和摩擦片会在一定时刻形成相互咬合的状态.离合器黏滑振动的频率和系统的自然频率非常接近,受到系统结构的影响.当法向载荷从1.0 MPa增大到1.5 MPa时,系统振动位移信号的波动幅值增大,黏滑振动周期减小,系统颤振现象更加明显.但当法向载荷进一步增大到3.0 MPa时,黏滑振动逐渐演变为持续的摩擦自激振动现象.通过合理地调控离合器接合的法向载荷,有利于改善黏滑振动现象.摩擦片厚度对系统黏滑振动特性的影响显著,当摩擦片厚度从2 mm逐渐增加为4 mm时,系统的结构频率发生变化,从而使得系统黏滑振动的频率发生变化.此外,增大摩擦片厚度能够改善系统黏滑振动行为,降低系统黏滑振动强度,因此适当地增大摩擦片厚度,是改善黏滑振动强度的有效手段.     

摩擦离合器黏滑振动特性的显式动力学分析

针对摩擦离合器在接合过程中出现的黏滑振动问题,建立了某车型离合器三维有限元模型,通过采用有限元软件ABAQUS内嵌的显式动力学分析算法,对离合器系统在接合过程中产生的黏滑振动特性进行研究,通过改变法向载荷和摩擦片厚度,探讨了两者对离合器系统黏滑振动行为的影响.研究结果表明,利用ABAQUS显式动力学分析能有效地模拟出离合器接合过程中产生的黏滑振动现象.黏滑振动发生过程中,系统位移信号呈现出明显的锯齿状波动,飞轮盘和摩擦片会在一定时刻形成相互咬合的状态.离合器黏滑振动的频率和系统的自然频率非常接近,受到系统结构的影响.当法向载荷从1.0 MPa增大到1.5 MPa时,系统振动位移信号的波动幅值增大,黏滑振动周期减小,系统颤振现象更加明显.但当法向载荷进一步增大到3.0 MPa时,黏滑振动逐渐演变为持续的摩擦自激振动现象.通过合理地调控离合器接合的法向载荷,有利于改善黏滑振动现象.摩擦片厚度对系统黏滑振动特性的影响显著,当摩擦片厚度从2 mm逐渐增加为4 mm时,系统的结构频率发生变化,从而使得系统黏滑振动的频率发生变化.此外,增大摩擦片厚度能够改善系统黏滑振动行为,降低系统黏滑振动强度,因此适当地增大摩擦片厚度,是改善黏滑振动强度的有效手段.     

二维粗糙面间滑动摩擦过程中平稳性研究

基于现有的分形模型,考虑到黏着现象的普遍性,通过在界面引入黏着剪切强度并考虑材料断裂,建立了考虑黏着、弹塑性变形影响的二维分形金属粗糙面间的滑动摩擦模型,并运用有限元软件进行数值求解.通过设置不同界面剪切强度及滑动速度参数,研究了两粗糙面间滑动过程中的平稳性.对建立的二维双粗糙弹塑性分形模型的实例进行分析,结果表明:当界面剪切强度较小时,法向速度波动幅值增大;当界面剪切强度增大到一定值后,法向速度波动幅值迅速的减小,使滑动较为平稳.滑动速度对平稳性的影响较大,滑动速度越大,滑动过程中振动越剧烈.     

基于非连续能量耗散的界面摩擦黏滑行为动力学研究

建立界面摩擦过程黏滑行为动力学模型,仿真分析摩擦系统内外因素对黏滑行为的影响规律.结果表明:界面摩擦过程中,黏滑行为不仅与材料本身如晶格常数、原子质量、原子间横向刚度系数有关,而且与系统外界参数如滑动速度及滑动部件的质量有关;材料的原子间横向刚度、晶格常数、原子质量、滑动机构质量愈小,黏滑行为愈显著,而相对滑动速度愈大,黏滑行为愈显著.     

表面改性碳纤维对聚酰亚胺复合材料摩擦学行为的影响

采用硝酸氧化法和涂层复合改性法分别对碳纤维(CF)进行表面改性,并制备CF改性聚酰亚胺(PI)复合材料。考察材料在不同滑动速度和载荷下的摩擦磨损行为,利用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌。结果表明:CF与PI基体的界面结合强度对PI复合材料在不同滑动速度下的摩擦磨损性能影响较大,涂层复合处理法比硝酸处理法能更有效提高CF与基体的界面结合强度,提高复合材料在高滑动速度下的摩擦磨损性能。CF的强度是影响复合材料在不同载荷下摩擦磨损性能的主要因素,CF经过表面处理后强度出现不同程度的下降,导致在高载荷条件下复合材料的摩擦磨损性能下较未处理的CF/PI复合材料相比有所下降。     

双粗糙面滑动过程摩擦因数的变化分析

采用W-M函数建立具有分形特征的三维双粗糙面接触模型,考虑了接触界面间的黏着效应,在滑动速度、法向载荷及界面剪切强度等参数变化下,运用有限元方法探讨了粗糙体在滑动过程中摩擦因数的变化情况。结果显示,滑动速度、法向载荷及界面剪切强度等参数对摩擦因数的变化有一定的影响,边界润滑工况下平均摩擦因数为0.28,无润滑工况下平均摩擦因数为0.713,最大界面剪切强度时的平均摩擦因数为0.73;随着界面剪切强度的减小、法向载荷的增大、滑动速度的增加,滑动摩擦因数有所减小。与相关文献结论或实验结果进行比较,证明了上述结果的正确性。分析结果可为摩擦学设计和摩擦材料的制备提供理论参考。     

表面润湿性对橡胶滑动接触界面摩擦特性的影响

针对橡胶滑动接触界面,利用自主研制开发的光学原位观测线性往复式摩擦试验机,通过控制蒸馏水与添加剂的配比,对不同润湿性液体润滑条件下的橡胶滑动摩擦过程进行了试验性探究,在此基础之上建立了固-液接触角与橡胶滑动摩擦因数之间的关联性,以期从微观界面润湿的角度解释湿滑条件下橡胶滑动摩擦因数变化的原因。研究表明:当润滑液进入橡胶滑动接触界面时,橡胶的黏滞效应大幅度降低,导致摩擦因数出现断崖式下跌,稳态摩擦因数减小;随着添加剂配比的降低,固-液接触角逐渐增大,润滑液在固体表面上的铺展与润湿性变差,润滑作用减弱,稳态摩擦因数逐渐增大。另外试验结果分析表明,固-液接触角与稳态滑动摩擦因数具有一定的线性相关性(R~2≈0.92),摩擦因数随着接触角的增大而增大。     

滑动摩擦过程中接触力的研究

在接触面上接触力对材料的破坏起着决定性作用,有必要研究接触力的变化情况。研究了滑动摩擦过程中,不同的界面剪切强度、不同的法向载荷与不同滑动速度对粗糙面的接触力影响,研究表明随着界面剪切强度增加,粗糙表面间有向上的拉力,随着法向载荷的增大,平均切向接触力的增长速率加快。在润滑条件相同时,滑动速度存在最佳值使平均滑动阻力最小。     

间隙对含摩擦和时变刚度的齿轮系统动力学响应的影响

主要研究在考虑摩擦和时变刚度时,轮齿间隙对齿轮系统动力学响应的影响。建立常间隙、时变间隙和随机间隙三种不同的间隙形式。利用数值仿真的方法得到系统的幅频响应曲线和时间历程曲线。分析发现：①在低速时,随着摩擦因数的增大,系统响应的方均值和平均分量增大;并经过三次跳跃之后系统进入混沌运动状态;②时变间隙幅值增大导致系统提前进入混沌状态,而且随着时变幅值的增大跳转频率逐渐减小;时变间隙频率较小时,间隙对系统的影响较小;当时变间隙的频率较大时,系统在 =0.2,0.3时出现明显的共振响应,系统的响应以高频率分量4、5和6为主;③考虑随机间隙时,随着 的增大,齿轮系统响应的平均分量波动比较大。     

界面黏滑摩擦现象的研究进展

从宏观尺度和微观尺度两个方面介绍了界面黏滑摩擦的研究进展,重点概述了宏观黏滑现象及其摩擦特性、微观黏滑现象及其摩擦特性、黏滑摩擦的建模以及黏滑实验研究进展,分析了现阶段界面黏滑摩擦研究中的重点问题。最后指出,从微观和介观尺度上研究界面摩擦行为是黏滑摩擦的未来发展方向。     

Study on dynamic friction characteristics in reciprocating friction drive system

The dynamic friction characteristics of a reciprocating friction drive system are investigated under conditions of dry contact using 0·45% carbon steel pair. Three friction modes are found during the operation, i.e. stick-slip, sticking and a transition region. The critical operating conditions in classifying these three modes are examined under various driver speeds, normal loads and spring constants. The critical values of driver speed and normal load increase with increasing spring constant. Generally, in the friction drive system the disappearance of the stick-slip results in smooth rolling. It is also found that the slope at the first period of slip on the traction force–relative slip velocity curve would have a transition from negative to positive value when the friction mode of stick-slip changes into sticking. Moreover, results show that the sticking mode gives the best positioning accuracy with the least wear on the contact surfaces. In addition, a transition from severe wear to mild wear is found when the friction mode is transferred from stick-slip to sticking only.     

Study on slip displacement and stick-slip characteristics in reciprocating friction drive system

The effects of follower mass, time ratio, driver speed, and normal load on the slip displacement and stick-slip characteristics are experimentally and theoretically investigated in the reciprocating friction drive system under dry contact using a 0.45% carbon steel pair. Results show that the accumulative slip displacement is linearly proportional to the rotating cycle under various operating conditions. The slope for this linear relationship is defined as the slip rate. The slip rate increases with increasing driver speed, the mass of the follower, and |δ−1|, but decreasing normal load. There are three modes of relative motion between the driver ring and the follower in the present study, namely, unstable stick-slip (USS), stable stick-slip (SSS), and sticking (ST) regimes. They are significantly influenced by the driver speed, normal load, time ratio and mass of the follower. The critical operating conditions among unstable stick-slip, stable stick-slip, and sticking regimes were also established. The critical frequency can be theoretically calculated and agrees well with experimental results.     

NONLINER VIBRATION ANALYSIS OF THE PLATE WITH DRY FRICTION SUPPORT CONDITION

The rigid-interface friction model is usually used in the nonlinear vibration of the rectangular plate with dry friction support edges. The present study provides an extension by using a hysteretic spring friction model and taking account of the stick-slip motion of the plate. Results for a range of problem parameters have been obtained. The results show that the nonlinear frequency response behavior of the system can be quite different from the rigid-interface friction model. The effects of the stiffness at friction interfaces and the stick-slip motion on the nonlinear vibration of the plate are significant and hence cannot be neglected.     

纳观纹理表面相关参数对滑动摩擦过程的影响

采用分子动力学方法研究了半球形刚性压头在单晶铜纹理表面上的纳观黏着滑动摩擦过程。对不同纹理密度下纹理形状和纹理深度对黏滑摩擦性能的影响进行了全面研究,通过对比分析不同纹理参数下的滑动摩擦力和基体变形,揭示了上述参数对纹理表面黏滑摩擦的影响规律。模拟结果表明:在相同的纹理密度下,柱状纹理表面的滑动摩擦力小于矩形纹理表面。相比矩形纹理,柱状纹理表面的结构稳定性较差,但纹理表面的结构稳定性随着纹理密度的增加而加强。在相同的纹理密度下,矩形纹理表面的滑动摩擦力随着纹理深度的增加而减小。     

球基微操作器黏滑摩擦过程建模与分析

球基微操作器通过压电陶瓷管端部与微操作球之间惯性摩擦形成的相对位移实现微操作球三自由度的运动,这种摩擦运动中存在黏滑现象。在简化球面高副连接的条件下,建立了球基微操作器双质量摩擦振子等效工程模型,对球基微操作器黏滑驱动过程进行了阶段细分,基于等效工程模型及动态LuGre摩擦模型建立了黏滑摩擦过程的动力学方程。运用数值仿真方法分析了球基微操作器的参数特性曲线,进行了运动测试实验,进一步验证了分析的正确性。     

沟道表面波纹度对球轴承摩擦力矩影响的试验研究

在对沟道波纹度与球轴承摩擦力矩的关系进行试验研究的基础上,分别就外沟道表面波纹度的谐波幅值和谐波阶次对球轴承摩擦力矩的影响程度进行了分析,试验结果表明,在外沟道表面波纹度阶次一定的情况下,外沟道表面波纹度幅值只影响球轴承摩擦力矩波动的最大幅值,不会改变球轴承摩擦力矩最大波动值所对应的激振频率;球轴承摩擦力矩波动激励频率随着外圈沟道表面波纹度的谐波阶次增加而增加.     

Stick-Slip Motion in Boundary Lubrication

Using dynamical analysis for a pin-on-disk sliding system and the consideration of meniscus formation at the sliding interface, a wide range of experimental observations on stick-slip motion can be explained. It is shown that when the initial growth rate of the static friction force is larger than about half the product of the substrate speed and the spring constant, slick-slip motion occurs in that sliding system. The critical substrate speed or the critical spring constant, above which stick-slip motion ceases, can thus be determined. It is also shown that the saturation substrate speed, below which stick-slip motion retains its maximum stick-slip amplitude, is inversely proportional to the total growth time of the static friction force. The maximum stick-slip amplitude is proportional to the final difference between the static and kinetic friction force. For a thicker surface liquid-film, the initial growth rate and the final static friction force are larger but the total growth time is shorter, resulting in a larger critical speed, a larger stick-slip amplitude, and a larger saturation speed. For rougher contact surfaces, the initial growth rate is larger but the final static friction force and the total growth lime are smaller, resulting in a larger critical speed, a smaller stick-slip amplitude, and a larger saturation speed.     

A new technique for the investigation of stick-slip

The stick-slip phenomenon has been investigated using an existing high frequency friction machine at very low speed. Static friction was found to vary with frequency and to approach a maximum as the length of time during which the contacting surfaces were at rest increased. This was thought to be due to a squeeze film effect leading to increasing asperity contact.