高副接触机械零件弹流动力润滑研究新进展

弹性流体动力润滑是润滑理论的一个重要分支,也是关系到高副接触机械零件使用耐久性和可靠性的关键技术问题。计算机模拟仿真技术、数值计算方法和弹流测试技术的发展,推动了弹流润滑理论的发展和该理论在高副零件摩擦副设计中的广泛应用。综述齿轮、凸轮、轴承3种高副接触零件基于表面粗糙纹理、轮齿修形、有限长接触、热效应、镀层等因素的弹流润滑研究发展概况。指出现代弹流润滑理论虽然在高副接触零件中的应用已逐渐接近工程实际要求,能够较可靠地解决实际工况下的润滑难题,但在非稳态效应和真实粗糙表面对高副零件弹流润滑的影响方面,高副零件弹流润滑的多重参数耦合、计算机仿真及相关实验验证方面,还须进一步深入研究。     

基于小波的零件表面微观形貌多尺度重构

采用激光测量仪对车削机加工零件表面进行测量,获得零件亚纳米级的微观形貌数据,利用小波分析分时分频精细表达以及多分辨率分析的特点,建立粗糙表面多尺度重构模型,对基于真实测量数据的微观表面进行宏微观重构,并提出在不同尺度上提取粗糙表面的微凸体以精简数据的方法,从而实现在MATLAB和Pro/E中的微观表面建模仿真。提取的低频成分为零件表面二维和三维评定提供了基准,不同尺度上微观粗糙表面的重构为在不同精密等级上分析机加工工艺对零件表面粗糙度的影响提供了方法,Pro/E中重构的表面为有限元分析零件宏微观几何形貌与摩擦、润滑和密封的关联机制提供了几何模型。     

纳米流体微量润滑磨削球墨铸铁磨削性能实验评价

为探索纳米流体微量润滑在磨削加工中的润滑性能,进行纳米流体微量润滑磨削实验。实验通过与纯棕榈油微量润滑对比,采用两种(Al_2O_3、MoS_2)纳米流体对球墨铸铁进行微量润滑磨削。进一步用比磨削力、力比率、磨削比能、表面粗糙度和工件表面形貌来表征磨削性能。实验结果表明与纯棕榈油微量润滑相比,纳米流体微量润滑获得了更为优异的磨削性能,且二硫化钼纳米流体的磨削性能优于三氧化二铝纳米流体的磨削性能。     

表面织构化磁流体滑动轴承的研究现状及进展

从磁流体滑动轴承的理论发展，影响磁流体滑动轴承性能的影响因素入手，重点阐述了磁场强度、纳米磁性颗粒和基载液对磁流体滑动轴承润滑性能的影响，并对磁流体滑动轴承的工程应用前景进行了评述；通过回顾表面织构的理论研究及减摩机理，对表面织构化滑动轴承润滑性能的研究现状进行了述评；结合表面织构和磁流体协同减摩作用的机理，指出当前表面织构化磁流体滑动轴承在润滑机理和试验研究方面存在的不足，提出后续应该重点研究表面织构和磁流体对滑动轴承的协同润滑效应，开展表面织构化磁流体滑动轴承的理论研究、数值仿真和试验测试。     

纳米技术在轴承中应用的研究

通过试验研究了纳米润滑材料、纳米化学研磨及纳米复合镀层对轴承零件表面微观形貌及轴承摩擦磨损性能的影响。并对其作用机理进行了探讨。结果表明：纳米技术可有效地改善微观形貌及摩擦磨损性能。     

表面修饰硼酸镁纳米微粒的制备及其在水中的润滑性能

用化学沉淀法制备了油酸三乙醇胺修饰的硼酸镁纳米微粒,并用透射电子显微镜、X射线衍射仪和红外光谱仪等对微粒进行了表征;采用四球摩擦磨损试验机研究了其在水溶液中的润滑,用扫描电子显微镜观察了磨斑表面形貌,用x射线光电子能谱分析了磨斑表面的化学成分。结果表明：所制备的硼酸镁纳米微粒粒径为40-60nm,并且表面修饰剂与纳米微粒发生了化学反应;纳米微粒在摩擦副表面形成了一层润滑膜;在摩擦副表面检测出镁、硼、铁等的氧化物,这些氧化物保护膜起到良好的润滑作用。     

表面修饰硼酸镁纳米微粒的制备及其在水中的润滑性能

用化学沉淀法制备了油酸三乙醇胺修饰的硼酸镁纳米微粒,并用透射电子显微镜、X射线衍射仪和红外光谱仪等对微粒进行了表征;采用四球摩擦磨损试验机研究了其在水溶液中的润滑,用扫描电子显微镜观察了磨斑表面形貌,用X射线光电子能谱分析了磨斑表面的化学成分。结果表明:所制备的硼酸镁纳米微粒粒径为40~60 nm,并且表面修饰剂与纳米微粒发生了化学反应;纳米微粒在摩擦副表面形成了一层润滑膜;在摩擦副表面检测出镁、硼、铁等的氧化物,这些氧化物保护膜起到良好的润滑作用。     

普通导轨润滑机理探讨

本文在对导轨滑动表面润滑机理进行研究中，首次提出了微观表面动压润滑的概念，在此基础上深入探讨了导轨滑动表面的润滑机理，从而指出导轨滑动表面润滑状态不应是介于边界润滑与干摩擦之间，而应是介于边界润滑与动压润滑之间。     

基于高子尺度的摩擦学研究——纳米摩擦学

在评述摩擦学发展趋势的基础上，从现代纳米科学技术的需要出发，阐述纳米摩擦学兴起的背景及其在理论和应用上的意义，提出纳米摩擦学的研究特征和学科基础，以及加速其发展的有效途径，论述基于原子尺度的微观研究在固体表面接触与粘着行为，界面分子膜与边界润滑特性，微观摩擦，纳米刻划与微磨损机理等领域取得主要进展，并提出以发展微型机械－电子系统和实现超滑和零磨损的为目标的研究方向，包括微观表面工程和有序分子膜润膜     

动静压气体端面润滑技术研究现状

动静压气体端面润滑因其高承载、高气膜稳定性和非接触等特性而广泛应用于密封、轴承和气浮输运等领域。介绍了动静压气体润滑的基本结构和工作原理,对动静压气体端面润滑技术的研究进展进行总结,重点介绍了静压节流结构的优化设计,动静压气体润滑的理论分析方法,动静压气体密封/轴承动态特性及微尺度效应研究。指出动静压气体润滑可控节流结构的设计及相关理论与实验研究还有待进一步探索,低速条件下动静压气体端面润滑的动态特性和微尺度效应是未来研究的重点,同时这也是提高动静压气体润滑结构工作性能和可靠性的关键。     

硬脆材料微纳米压痕微尺度材料去除机理有限元仿真研究

基于LS-DYNA有限元仿真平台对石英玻璃微纳米压痕加—卸载过程进行建模仿真研究。针对微纳米压痕仪的标准Berkovich压头进行建模,基于石英玻璃的本构模型,施加载荷与边界条件,采用局部细化技术进行网格划分,构建三维有限元模型。分析压头加—卸载时,压头与试件作用区域最大主应力场和等效应力场的分布,研究石英玻璃微纳米尺度的材料去除机理。对比压痕实验,验证有限元仿真的正确性和可靠性。     

纳米摩擦学研究进展

随着纳米科技的发展而新兴的纳米摩擦学是在原子分子尺度上研究摩擦界面上的行为、变化、损伤及其控制,成为超精密机械和微型机械研究的重要技术基础之一.在20世纪90年代初期,我国摩擦学工作者开始该领域的研究,并取得可喜的成果.概述清华大学摩擦学国家重点实验室在纳米摩擦学主要方面的研究进展,包括薄膜润滑、受限液体特性与有序分子膜润滑、界面摩擦与粘滑现象、微尺度表面工程与薄膜特性、磁头--磁盘纳米摩擦学研究以及试验测试仪器研制等,能对今后该领域的发展提供参考.     

基于单晶铜的纳米压痕的机理分析

为了进一步深入研究纳米压痕的机理，提高纳米压痕的测量精度和应用范围，对单晶铜纳米压痕的机理展开详细分析与研究。从纳米压痕的理论方法入手，建立单晶铜的分子动力学模型，利用该模型对压力和势能进行仿真分析，并得到相应的曲线。在单晶铜的纳米压痕过程中，压力先增加后下降，其中，曲线的波动主要受表面粗糙度、表面化学反应膜、表面力、表面加工硬化等因素的影响；原子势能一直上升，最后趋于稳定，推断出纳米压痕没有出现位错的现象。最后，对纳米压痕的局限性进行总结，并针对不同的问题，提出行之有效的措施，为纳米压痕的精度提高奠定良好的基础。     

纳米润滑油添加剂研究进展

概述了纳米润滑材料在制备方法、摩擦学性能及机制、分散稳定性等方面的研究进展,展望了纳米润滑油添加剂的发展前景,并指出了需要进一步深入研究的有关问题.     

纹理图像分析技术在表面粗糙度测量中的应用

以MATLAB软件为设计平台,构建了零件表面粗糙度的检测系统。采用同态滤波等图像处理技术,对零件表面图像进行预处理,选取图像灰度直方图参数为表征纹理的像元特征值,灰度共生矩阵参数为表征纹理结构的区域特征值,建立了BP神经网络,实现了对零件表面粗糙度参数的测量,并对测试结果与电动轮廓仪的测量结果进行了对比和分析,验证了系统的可行性。     

静电雾化微量润滑研究进展与应用

微量润滑作为替代浇注式供液冷却的可行性方案之一,得到了数十年的发展。然而,气动雾化微量润滑雾滴的表面能逐渐降低;射流的穿透力、吸附力和浸润性能不足,雾滴的漂移和飞溅丧失严重,加大了对环境的污染。静电雾化微量润滑是解决工业生产应用面临技术瓶颈和环保压力的有效方式。首先,系统综述了静电雾化微量润滑关键装置、赋能原理与绿色雾化介质(纳米生物润滑剂)。其次,揭示了微液滴的雾化性能对切削区浸润性能的影响机制,并从荷电液滴静力学的角度阐述了静电雾化微量润滑优异的雾化性能,通过表征雾化介质的荷电性能分析了不同参数对雾化能力的影响机制。进一步地,基于纳米生物润滑剂的脂肪酸分子结构、黏度等理化性质,以及荷电液滴表面状态、空间多能场等,揭示了静电雾化微量润滑改善液滴浸润、渗透以及成膜性能的作用机制,并综述了其在车削、铣削、磨削等工况下对降低刀具磨损、提高加工表面质量的优异性能。在此基础上分析得到：静电雾化优异的雾化特性以及纳米生物润滑剂独特的润滑传热机制,不仅降低了加工环境油雾浓度,还提升了微量润滑的加工性能,具体表现在,与传统微量润滑相比PM2.5/PM10降低约6.2%～68.3%,刀具寿命增加约48...     

舰船用水润滑轴承微观界面润滑机理研究

针对水润滑轴承微观界面润滑状态和润滑机理存在的不清楚、不明朗等问题,开展微凹痕对轴承微观界面润滑机理影响的研究。在建立单一微凹痕内部流体动力学模型的基础上,研究微凹痕内部涡流结构变化特性,分析微凹痕内部流场动力学特征,讨论形貌特征参数与润滑性能的变化规律,证明流体动力学特性随表面形貌的演化规律,验证微凹痕对轴承微观界面润滑机理的影响规律,从而提出微尺度下水润滑轴承润滑理论,并从微观层面探究粗糙峰与轴承润滑状态转变之间的关系,进而提出判断润滑状态转变的微观尺度标准。结果表明,微动压效应、微空化效应、微惯性效应三者共同构成水润滑轴承微观界面的润滑机理,大量微凹痕累积进而可以增强轴承承载能力、降低摩擦功耗。     

唾液在牙科陶瓷表面的吸附成膜与润滑行为研究

采用纳米划痕技术,研究人全唾液在牙科陶瓷表面的吸附成膜与润滑性能,分析唾液蛋白在牙科陶瓷表面的吸附机制。结果表明,经过1 min吸附处理后,陶瓷表面吸附形成一层均匀致密的唾液吸附膜,表明人全唾液在牙科陶瓷表面具有较好的吸附成膜性;黏附强度测试结果表明,唾液吸附膜和牙科陶瓷及人牙釉质之间的黏附强度相近。人全唾液在牙科陶瓷表面具有较好的吸附成膜性和结合强度,可以在牙科陶瓷材料服役过程中显著减轻其表面的摩擦磨损,提供有效的润滑作用。唾液蛋白与牙科陶瓷之间的静电作用是导致牙科陶瓷表面具有良好的吸附成膜性和较高黏附强度的主要原因。     

纳米流体微量润滑磨削硬质合金温度场模型与实验验证

温度过高是目前磨削加工硬质合金的技术瓶颈。相比传统的干磨削工况,纳米流体微量润滑(NMQL)的冷却润滑方式是解决磨削热损伤的有效措施。为了验证纳米流体微量润滑工况下磨削硬质合金的可行性,建立了硬质合金的传热模型,并在此基础上对硬质合金的磨削温度场进行了数值仿真研究。对硬质合金(YG8)进行了不同工况下的表面磨削试验。结果表明,以干磨削工况下的磨削温度(227.2℃),微量润滑(MQL)工况和纳米流体微量润滑工况下磨削区温度分别降低了20.42%和39.48%。数值仿真温度与实验测量温度的误差为6.3%。从宏观参数(比磨削力、磨削温度)和微观参数(砂轮表面形貌)出发,研究了不同工况对砂轮磨损的影响。实验结果,进一步证明纳米流体微量润滑适用于硬质合金的磨削加工。     

电火花加工表面微织构仿真与实验研究

表面微织构在抗磨减阻、机械密封和改善接触面润滑状态等方面应用颇多,但采用传统的机械加工方法在高硬度、形状复杂的零件表面加工微织构是极其困难的。采用电火花加工技术在GCr15淬硬钢零件表层加工凹坑状微织构,首先在ANSYS平台上模拟微织构加工过程中温度场变化情况,并对织构的深径比进行预测,其次搭建实验平台进行操作加工,采用超景深显微镜对加工后织构形貌特征进行观察测量,对比仿真与实验结果两者误差小于10%,验证了该方法是一种有效的表面微织构加工工艺方法。