本文選題：溝槽 + 表面織構(gòu)　； 參考：《西南交通大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：摩擦振動噪聲嚴重影響各種摩擦系統(tǒng)的精度、可靠性以及正常使用,并導(dǎo)致嚴重的噪聲污染。摩擦界面特征是影響摩擦噪聲的關(guān)鍵因素,目前界面特征與摩擦噪聲關(guān)系的研究主要集中在考察摩擦界面形貌因素(粗糙度、微凸體、磨屑等)對摩擦噪聲的影響。近年來的研究表明,表面織構(gòu)可以有效地改善界面的摩擦學(xué)性能。然而,目前國內(nèi)外關(guān)于表面織構(gòu)如何影響摩擦噪聲的研究極少報道。因此,開展表面織構(gòu)對摩擦振動噪聲特性影響的研究并揭示其作用機理具有很好的創(chuàng)新性,并對控制摩擦噪聲的表面設(shè)計具有重要指導(dǎo)意義。 本文在列車制動盤蠕墨鑄鐵材料表面上制備出不同尺寸的溝槽型織構(gòu)表面,將其和光滑表面進行摩擦噪聲對比試驗,并利用有限元軟件ABAQUS對試驗進行數(shù)值模擬分析,研究并探討了溝槽型織構(gòu)表面對界面摩擦振動噪聲的影響及其機理。主要結(jié)論如下： 1、試驗結(jié)果表明,當(dāng)摩擦系統(tǒng)發(fā)生自激振動時,摩擦力和振動加速度信號均產(chǎn)生強烈的高頻波動,系統(tǒng)產(chǎn)生尖叫噪聲。本研究條件下溝槽型織構(gòu)表面對界面摩擦振動噪聲具有重要影響,特定尺寸(T-500-250)的溝槽型織構(gòu)表面對摩擦尖叫噪聲的產(chǎn)生具有明顯的抑制作用。 2、三種表面在試驗初期均沒有產(chǎn)生明顯的尖叫噪聲,T-500-125和T-500-250兩種織構(gòu)表面在半個周期內(nèi)的摩擦力信號存在8次波動,其數(shù)目與滑動位移內(nèi)對磨球所經(jīng)過的溝槽數(shù)目相對應(yīng)。在穩(wěn)定階段,T-500-125織構(gòu)表面產(chǎn)生明顯的尖叫噪聲,其溝槽棱邊磨損嚴重,摩擦力信號的波動消失,而T-500-250織構(gòu)表面在整個試驗過程中均無尖叫噪聲產(chǎn)生,其溝槽棱邊則相對保存的較為完整,摩擦力信號仍可觀察到8次明顯的波動。因此可以推測,溝槽的存在是導(dǎo)致摩擦力產(chǎn)生這種波動的主要原因,其對抑制摩擦尖叫噪聲的產(chǎn)生起到了關(guān)鍵作用,即對磨球與溝槽棱邊的撞擊有效的打斷了摩擦界面連續(xù)的接觸,擾亂摩擦系統(tǒng)的自激振動,進而抑制了尖叫噪聲的產(chǎn)生。 3、利用有限元分析軟件ABAQUS對球—平面、球一溝槽以及球-倒圓角溝槽這三類不同接觸狀態(tài)下的摩擦系統(tǒng)的動力學(xué)行為進行分析,在復(fù)特征值分析對模型可靠性驗證的基礎(chǔ)上,利用瞬態(tài)動力學(xué)分析方法很好地模擬出對磨球滑過溝槽時系統(tǒng)的動力學(xué)行為,驗證了試驗現(xiàn)象并揭示了溝槽型織構(gòu)表面對界面摩擦振動噪聲的作用機理,即：當(dāng)對磨球滑過溝槽表面時,溝槽與對磨球?qū)a(chǎn)生撞擊,并打斷了摩擦界面的連續(xù)接觸,導(dǎo)致摩擦信號產(chǎn)生波動,這種波動擾亂摩擦系統(tǒng)的自激振動,抑制摩擦振動高頻成分的產(chǎn)生,從而抑制了尖叫噪聲的產(chǎn)生。 4、建立一個三自由度的數(shù)學(xué)模型模擬對磨球與溝槽相對滑動時摩擦系統(tǒng)的動力學(xué)特性,研究了接觸傾角對摩擦系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,得出溝槽和對磨球之間的接觸傾角的大小對摩擦系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要的影響,當(dāng)接觸傾角較小時,摩擦系統(tǒng)不會發(fā)生不穩(wěn)定振動。證實了本研究中由于接觸傾角非常小(對磨球的直徑遠大于溝槽寬度),對磨球與溝槽棱邊的撞擊不會導(dǎo)致摩擦系統(tǒng)發(fā)生強烈的不穩(wěn)定振動,相反的,這種撞擊將打斷摩擦系統(tǒng)的自激振動,并抑制了尖叫噪聲的產(chǎn)生。 5、利用ABAQUS瞬態(tài)動力學(xué)分析研究當(dāng)摩擦系統(tǒng)產(chǎn)生摩擦振動噪聲時的界面特性,得出摩擦系統(tǒng)在發(fā)生強烈自激振動時從面節(jié)點與主面在相對運動的過程中具有粘著—滑動—分離—粘著的特性,而不是始終保持接觸的。此外,基于球—光滑表面相對滑動狀態(tài),建立一個二自由度的數(shù)學(xué)模型模來研究界面接觸剛度對摩擦系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,得出界面接觸剛度對摩擦系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要影響,切向接觸剛度與法向接觸剛度比值越大,系統(tǒng)產(chǎn)生不穩(wěn)定振動及摩擦尖叫噪聲的傾向越大。
[Abstract]:Friction vibration noise affects the accuracy , reliability and normal use of various friction systems and leads to severe noise pollution . The characteristics of friction interface are the key factors that influence the friction noise . The research on the relationship between interface feature and frictional noise is mainly focused on the study of the influence of surface texture on friction noise .

In this paper , a groove - type textured surface with different sizes is prepared on the surface of the graphite cast iron material of the brake disc of the train , and the friction noise contrast test is carried out on the surface of the smooth surface , and the influence and the mechanism of the groove - type texture surface on the interface friction vibration noise are studied and discussed .

1 . The experimental results show that when self - excited vibration occurs in the friction system , the frictional force and the vibration acceleration signal generate strong high - frequency fluctuation , and the system generates a screech noise . Under the condition of this study , the groove - type texture surface has an important influence on the interface friction vibration noise , and the groove - type texture surface of the specific size ( T - 500 - 250 ) has obvious inhibition effect on the generation of the frictional screaming noise .

2 . There are no significant squeal noises at the beginning of the experiment . The friction signal of T - 500 - 125 and T - 500 - 250 has 8 fluctuation in the half - cycle , and the number of the groove edges of T - 500 - 125 is corresponding to the number of grooves in the sliding displacement .

3 . The dynamic behavior of the friction system in three different contact states of ball - plane , ball - groove and ball - round groove is analyzed by finite element analysis software . The dynamic behavior of the system is simulated by transient dynamic analysis method .

4 . A three - degree - of - freedom mathematical model is established to simulate the dynamic characteristics of the friction system during the relative sliding of the grinding ball and the groove . The influence of the contact angle on the stability of the friction system is studied . When the contact angle is small ( the diameter of the ball is much larger than the groove width ) , the impact on the grinding ball and the groove edge does not cause a strong unstable vibration of the friction system .

Based on the relative sliding state of spherical - smooth surface , a mathematical model of two degrees of freedom is established to study the influence of interface contact stiffness on the stability of friction system .

【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TB53;TH117

【參考文獻】

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本文編號：1768523