发展仿生摩擦学的展望

在论证仿生摩擦学是一门独立学科的基础上,阐明仿生摩擦学的定义、主要目标和任务以及它的研究内容。最后,指出仿生摩擦学的主要发展方向。     

机床摩擦振动产生机理的研究

本文介绍了一种研究摩擦振动产生机理的新方法，详细分析了产生摩擦振动的临界条件。     

摩擦制动系统摩擦表面的摩擦学研究

基于系统分析的方法,建立了摩擦制动系统的摩擦学模型,分析了系统结构随时间和外界条件变化的特牲。对摩擦表面的摩擦学行为作了系统的分析,揭示了制动过程中摩擦力在不同条件下的组成机制。     

外加电磁场对金属材料摩擦副摩擦学性能影响的研究进展

外加电磁场是改善摩擦副摩擦学性能的途径之一。从外加电磁场对位错运动的促进、接触表面氧化的增强和磨屑的细化氧化3个方面,综述了电磁场对金属材料摩擦副摩擦学性能改善的机理,介绍了外加电磁场类型、磁场强度、磁场施加方向、磁场频率以及摩擦副材料的磁导率大小及差异、外加磁性颗粒尺度对摩擦副摩擦磨损的影响,指出了未来电磁场抗磨减摩的研究方向。     

仿生织构形态对缸套-活塞环摩擦学性能的影响

为了提高缸套-活塞环的摩擦学性能,设计了一种仿生排布的菱形凹坑织构,并通过激光刻蚀技术在缸套表面进行加工;在同一转速和不同载荷下,在MWF-10往复式摩擦磨损试验机上进行试验,以探究仿生排布的菱形织构对缸套-活塞环摩擦副摩擦磨损性能的影响,并与使用阵列排布的纹理的缸套以及未经处理的原始缸套进行比较。结果表明:织构的排布形式对油膜厚度的影响较大,尤其在重载荷工况下,合理地优化排布形式能够实现较好的动压润滑效果;仿生排布的菱形织构实现了往复运动方向上纹理特征的全覆盖,能够极大程度上限制磨屑的移动并对磨屑进行收集,有效降低磨损后的表面粗糙度,从而减少磨粒磨损;仿生排布的菱形织构在各试验工况下能够有效提高油膜厚度,提升表面承载能力,实现最佳的润滑效果。     

仿生织构对抽油泵柱塞表面摩擦性能影响

目前石油机采仍以抽油泵为主要装置,而柱塞表面磨损是影响抽油泵工效及寿命的关键因素.现有技术存在成本高、效果不佳等问题,鉴于此,凭借仿生方法学低耗高效优势,基于生物体表非光滑耐磨减阻特性,设计并加工仿生织构柱塞试样,探究多工况往复式润滑摩擦性能.试验结果表明,仿生织构可降低约40％的摩擦阻力,提高了耐磨性能.随后,测定实...     

风力机制动器摩擦副变形对振动特性的影响

为了更好的了解风力机制动器的振动特性,探讨了1.3MW的风力发电机盘式制动器的变形对制动振动的影响,考虑了制动盘和摩擦片之间摩擦特性,以有限元理论为基础,建立了风力机盘式制动器摩擦副的有限元模型,得到了制动器摩擦副的变形结果,根据结果分析了有变形和无变形两种情况下的制动盘振动特性,并进行了对比。研究结果表明:在风力机制动过程中,制动器摩擦副会产生一定程度的变形,这种变形会引起制动盘的刚度变大,从而影响到制动盘的振动频率。这将为今后优化制动器的结构提供一定的理论支撑。     

滑动表面仿生微结构的摩擦学效应

主要阐述在3种不同摩擦条件下(干摩擦、油润滑、水润滑),仿生表面微结构的形状、尺寸和分布密度对滑动表面摩擦学效应的影响.在干摩擦条件下,滑动表面仿生微结构能够将磨屑存储起来,排除了磨屑在滑动表面上的聚集,改善了摩擦学性能.而在油和水润滑条件下,仿生微结构能产生液体动压润滑薄膜和微型动压润滑室,导致承载能力增强和摩擦因数降低.因此,仿生表面微结构能显著地降低摩擦因数,提高滑动表面抗磨损的能力.     

主轴弹性对摩擦提升系统纵向振动特性影响的研究

根据高速重载摩擦提升机结构的特点,在合理简化的基础上,建立了主轴为弹性构件的摩擦提升机5自由度纵向振动动力学模型,并结合摩擦提升机的设计参数进行了仿真。通过与传统的4自由度系统计算结果进行对比的方法,得到了在设计高速重载摩擦提升机时,主轴弹性对设计结果的影响。     

SPN型添加剂对岩石／钢摩擦副摩擦学性能的影响

本文考察了含ＳＰＮ型添加剂的乳化液型水基润滑剂对４５钢－石灰岩摩擦副的摩擦学性能的影响。在销盘实验机进行的摩擦学实验显示这种添加剂有一定的减摩抗磨作用,用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和Ｘ射线光电能谱（ＸＰＳ）对摩擦副进行表面分析表明有硫磷氮等化合物的形成。     

高速大功率密度齿轮传动系统的干摩擦阻尼环减振特性研究

以干摩擦阻尼环对高速大功率密度齿轮传动系统减振特性的影响为研究对象,在考虑干摩擦阻尼环减振作用、轮齿时变啮合刚度、啮合传动误差的基础上,建立干摩擦阻尼环齿轮传动系统的弯扭轴耦合多体动力学模型。设计一套输入最高转速为36 000 r/min、油润滑的齿轮传动系统干摩擦阻尼环减振试验系统,并验证了动力学模型的有效性。研究干摩擦阻尼环结构参数对齿轮传动系统减振特性的影响。结果表明：针对高速大功率密度齿轮传动系统,干摩擦阻尼环具有良好的减振特性,降幅比可以达到20%;通过优化阻尼环结构参数如外圆直径（阻尼环与轮缘间的过盈量）、厚度、宽度等可使齿轮传动系统获得最优减振效果。     

摩擦阻尼器对塔器风致振动的减振试验研究

横风向振动是引起高耸塔器破坏的原因之一。随着塔器高径比不断增加,高耸塔器防振技术成为近年来重要的研究方向,对塔器的安全运行具有重要意义。设计了一种摩擦阻尼器,以某化工塔为原型建立了小试试验模型。通过小试试验开展了摩擦阻尼器在风致振动下的塔器减振效果研究,并与限位支撑进行了对比分析。结果表明,平行于塔器振动方向的摩擦阻尼器对塔器减振起主要作用,为保证在任意方向的风载荷作用下均可达到减振的目的,应在摩擦阻尼器安装高度处的水平面互相垂直的两个方向上分别布置1~2组摩擦阻尼器。阻尼器与塔器连接处的间隙会减弱摩擦阻尼器的减振效果,因此,在实际工程中应尽量减小该处的间隙。摩擦阻尼器对塔器的减振效果明显优于在同一位置处设置限位支撑。在本文试验范围内,摩擦阻尼器最大可使塔器塔顶振幅降低23.44%。本文研究结果可为摩擦阻尼器在塔器减振工程中的应用提供参考。     

振动辅助铣削加工仿生表面研究

为探究沿进给方向施加振动辅助铣削加工仿生表面形貌的可行性,通过数学计算获得了刀具与工件分离的条件。设计了仿真分析方案,将振动辅助铣削MATLAB仿真刀尖轨迹与实验加工表面以及典型生物表面形貌进行了对比分析。分析结果表明,振动辅助铣削表面形貌和典型生物表面形貌具有相似性,证明了振动辅助铣削加工技术在仿生表面加工领域应用的可行性。     

一种新型摩擦材料在水润滑下的摩擦学性能研究

采用环块式摩擦磨损实验研究了一种新型摩擦材料在水润滑状态下不同载荷与转速对试样摩擦学性能的影响,并对比干摩擦条件下的摩擦学性能变化,借助磨损表面形貌观察分析其磨损机理。实验结果表明:水润滑条件下,摩擦系数随着载荷的增大而减小,随着转速的提高先增加后减小;磨损率随着载荷与转速的提高都减小。相同载荷与转速下,干摩擦时磨损机理以磨粒磨损和黏着磨损为主,而水润滑条件下水形成边界润滑,磨损机理以磨粒磨损和轻微的黏着磨损为主;水润滑条件下摩擦系数和磨损率均低于干摩擦,主要是由于水起到了润滑和冷却的作用,阻止了转移膜的形成,并在材料表面形成水膜起到了边界润滑的作用。     

摩擦摆中的摩擦激励特性研究

介绍一种摩擦摆实验装置,建立摩擦摆稳定摆动状态下系统的运动微分方程,计算并讨论摩擦副间相对角速度和相对角加速度对摩擦摆自激振动稳定性的影响。结果表明:与相对加速度有关的交变摩擦力是系统自激振动的主要原因,因此有效控制工程实践中各种摩擦自激振动的途径在于,力求使摩擦副间摩擦力既不随相对速度变化,更不随相对加速度波动。     

动物驱动足摩擦学特性研究及仿生设计

研究了蝗虫、壁虎等具有全空间运动能力的动物脚掌的形态、材料微结构及其拓扑关系和接触力学规律。结果表明,脚掌产生的摩擦力具有明确的各向异性,脚掌各部分产生的摩擦力具有自锁合的特点,脚掌材料拓扑结构也具有各向异性特征。研究结果对陆上运动车辆驱动部件(如轮胎)的设计具有重要参考价值。     

电流密度对摩擦喷射电沉积制备镍沉积层微观形貌及性能的影响

采用摩擦喷射电沉积系统制备了镍沉积层,用形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计等研究了镍沉积层的表面形貌、组织结构、晶粒平均尺寸和显微硬度随电流密度的变化。结果表明:硬质粒子能有效去除镍沉积层表面的吸附气泡和积瘤,获得表面较为平整光亮的沉积层;随着电流密度的增大,(111)、(200)和(220)晶面的择优取向度趋于一致,镍沉积层的表面粗糙度和晶粒平均尺寸先减小后增大,电流密度为80A.dm-2时表面粗糙度最小,电流密度为100A.dm-2时晶粒的平均尺寸最小,为9.67nm;显微硬度先增大后减小,当电流密度为80A.dm-2时最大。     

Tribological Study on New Therapeutic Bionic Lubricants

New therapeutic bionic lubricants for artificial joint lubrication and the treatment of particle-induced osteolysis were developed. In this study, their tribological characteristics and mechanisms have been investigated. The tribological experimental results show that the therapeutic lubricants have the best anti-wear performance among the lubricants tested, such as hyaluronic acid (HA) and bovine serum. Some self-assembled membranes were found on the surfaces of the cups, which might contribute to the high lubrication performance of the therapeutic lubricants. The calculated film thickness of therapeutic lubricants is about 0.310 μm, which is still in the boundary lubrication region. The preliminary biological experiments show that therapeutic lubricants have good biocompatibility. It is necessary to do more experimental work in the future to investigate the formation of the membrane and the medical performance of the therapeutic bionic lubricants for better understanding of the effects of the undesired reactions induced by the wear debris.     

沟槽形表面织构对摩擦噪声的影响

用电加工方法在制动盘蠕墨铸铁材料表面加工出沟槽形表面织构(沟槽深度为30μm、宽度为150μm、间距为500μm),采用球—平面接触方式,选取直径为10mm的Si3N4球为对磨副,对沟槽形织构表面和光滑表面进行了摩擦噪声对比试验,研究了沟槽形表面织构对界面摩擦振动噪声的影响。试验结果表明(以下结论只针对本试验选定尺寸规格的沟槽形表面织构):法向载荷对织构表面产生摩擦噪声强度的影响较小,而对光滑表面产生摩擦噪声的水平具有重要影响;沟槽形织构表面在低法向载荷下较光滑表面更易产生摩擦噪声,但随着法向载荷从5N增大到10N,光滑表面产生的摩擦噪声强度迅速增大并与织构表面的接近;沟槽形表面织构使摩擦系统更易产生多频率的摩擦振动,较早地产生摩擦噪声且其主频率成分较复杂;沟槽形织构表面比光滑表面具有较高的摩擦因数和耐磨性,沟槽形织构的存在明显地改变了接触界面摩擦磨损行为和摩擦噪声特性,但其对应关系需要进一步深入研究。