納米流體微量潤滑磨削熱力學作用機理

目錄
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.1.1 澆注式磨削加工 1
1.1.2 干式磨削加工 3
1.1.3 低溫冷卻磨削加工 3
1.1.4 微量潤滑磨削加工 4
1.1.5 納米流體微量潤滑磨削加工 4
1.1.6 納米流體微量潤滑磨削熱力學作用規(guī)律 4
1.1.7 納米流體微量潤滑磨削熱力參數(shù)測量方法 5
1.1.8 研究意義 8
1.2 磨削熱力學作用規(guī)律研究現(xiàn)狀 8
1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 8
1.2.2 國外研究現(xiàn)狀 12
1.3 納米流體微量潤滑磨削力理論建模研究現(xiàn)狀 13
1.3.1 單顆磨粒運動學與材料去除機制 14
1.3.2 單顆磨粒力學模型 14
1.3.3 普通砂輪幾何學與運動學建模 15
1.4 納米流體微量潤滑磨削熱理論建模研究現(xiàn)狀 16
1.4.1 磨削溫度場的定義 16
1.4.2 磨削溫度場的求解方法 16
1.4.3 熱源分布模型 17
1.4.4 磨削區(qū)熱分配系數(shù)模型 19
1.5 研究難題描述與說明 20
參考文獻 21
第2章 基于材料斷裂去除和塑性堆積原理的不同潤滑工況下磨削力預測模型 29
2.1 引言 29
2.2 單顆磨粒磨削力模型 29
2.2.1 磨粒與工件干涉機理及切削深度 30
2.2.2 切削力模型 36
2.2.3 耕犁力模型 38
2.2.4 摩擦力模型 38
2.3 普通砂輪模型及動態(tài)有效磨粒 42
2.3.1 磨削區(qū)磨粒突出高度 42
2.3.2 靜態(tài)有效磨粒 43
2.3.3 動態(tài)有效磨粒及其切削深度 44
2.4 普通砂輪磨削力模型及預測 46
2.4.1 磨削力模型建立 46
2.4.2 磨削力預測 47
2.5 磨削力實驗驗證 48
2.5.1 實驗設(shè)置 48
2.5.2 預測值與實驗值對比分析 48
2.5.3 磨削力變化趨勢分析 49
2.6 結(jié)論 50
參考文獻 50
第3章 不同潤滑工況的速度效應(yīng)及材料去除力學行為 52
3.1 引言 52
3.2 不同潤滑工況高速磨削材料去除力學行為 52
3.2.1 磨粒與工件干涉幾何學模型 52
3.2.2 成屑區(qū)力學作用機理及材料應(yīng)變率 58
3.2.3 磨屑、劃痕形成機理 61
3.3 單顆磨粒高速磨削實驗方法 65
3.3.1 實驗平臺搭建 65
3.3.2 以往單顆磨粒實驗方法論述 67
3.3.3 不同潤滑工況單顆磨粒高速磨削實驗方法 69
3.4 實驗結(jié)果及討論 70
3.4.1 磨屑形貌及材料去除機理 70
3.4.2 塑性堆積現(xiàn)象及影響因素 75
3.4.3 不同潤滑工況及速度效應(yīng)對單位磨削力的影響 77
3.5 結(jié)論 79
參考文獻 79
第4章 納米流體微液滴粒徑概率密度分布規(guī)律及對流換熱機理 81
4.1 引言 81
4.2 納米流體噴霧式冷卻對流換熱機理研究現(xiàn)狀 81
4.2.1 磨削區(qū)納米流體換熱機理研究現(xiàn)狀 82
4.2.2 噴霧式冷卻對流換熱系數(shù)研究現(xiàn)狀 83
4.3 納米流體噴霧式冷卻對流換熱系數(shù)理論模型 85
4.3.1 納米流體霧化機理及液滴粒徑概率密度分布規(guī)律 85
4.3.2 微磨具周圍氣流場對液滴分布規(guī)律的影響 87
4.3.3 噴霧邊界理論模型 88
4.3.4 有效換熱液滴粒徑概率密度統(tǒng)計 90
4.3.5 納米流體噴霧式冷卻對流換熱系數(shù)模型 92
4.4 結(jié)論 95
參考文獻 95
第5章 納米流體噴霧式冷卻對流換熱系數(shù)測量系統(tǒng)設(shè)計與實驗評價 97
5.1 引言 97
5.2 對流換熱系數(shù)測量裝置研究現(xiàn)狀 97
5.2.1 管內(nèi)對流換熱系數(shù)瞬態(tài)測量 97
5.2.2 窄環(huán)隙流道強迫對流換熱系數(shù)測量 99
5.2.3 內(nèi)斜齒螺旋槽管內(nèi)對流換熱系數(shù)測量 99
5.3 納米流體熱物理特性參數(shù)表征 100
5.3.1 醫(yī)用納米流體的制備 100
5.3.2 熱物理特性參數(shù)表征 100
5.4 納米流體噴霧式冷卻對流換熱系數(shù)測量系統(tǒng)設(shè)計及搭建 104
5.4.1 實驗原理 104
5.4.2 測量系統(tǒng)設(shè)計及搭建 105
5.4.3 實驗裝置測量誤差 107
5.5 實驗結(jié)果分析與討論 107
5.5.1 實驗結(jié)果 107
5.5.2 分析與討論 108
5.6 結(jié)論 112
參考文獻 112
第6章 納米流體噴霧式冷卻生物骨微磨削溫度場動態(tài)模型 114
6.1 引言 114
6.2 磨削溫度場的定義 115
6.3 磨削溫度場的求解方法 116
6.3.1 解析法求解磨削溫度場 116
6.3.2 有限差分法求解磨削溫度場 116
6.4 邊界條件 119
6.4.1 第一類邊界條件 120
6.4.2 第二類邊界條件 120
6.4.3 第三類邊界條件 120
6.5 金屬材料普通砂輪磨削恒定熱源分布模型 121
6.5.1 矩形熱源分布模型 121
6.5.2 三角形熱源分布模型 121
6.5.3 拋物線形熱源分布模型 122
6.5.4 綜合熱源分布模型 122
6.6 硬脆生物骨材料延性域去除動態(tài)熱流密度模型 124
6.6.1 球形磨頭有效切削磨粒數(shù)統(tǒng)計 126
6.6.2 骨材料塑性剪切去除消耗的能量 126
6.6.3 骨材料粉末去除消耗的能量 128
6.6.4 硬脆生物骨延性域去除動態(tài)熱流密度模型 129
6.7 磨削區(qū)熱分配系數(shù)模型 131
6.7.1 磨粒點額熱分配系數(shù)模型 132
6.7.2 砂輪熱分配系數(shù)模型 132
6.7.3 磨粒與磨削液復合體熱分配系數(shù)模型 132
6.7.4 砂輪/工件系統(tǒng)熱分配系數(shù)模型 133
6.7.5 考慮磨削區(qū)對流換熱的熱分配系數(shù)模型 133
6.8 生物骨干磨削熱損傷域 134
6.9 結(jié)論 135
參考文獻 136
第7章 不同工況下鈦合金磨削正交實驗設(shè)計及信噪比與灰色關(guān)聯(lián)度分析 138
7.1 引言 138
7.2 實驗設(shè)計 138
7.3 結(jié)果與討論 141
7.3.1 單指標信噪比分析 141
7.3.2 多指標灰色關(guān)聯(lián)度分析 146
7.4 驗證性實驗 147
7.4.1 工件表面質(zhì)量分析 148
7.4.2 工件材料去除率分析 151
7.5 結(jié)論 152
參考文獻 153
第8章 冷風納米流體微量潤滑磨削溫度場數(shù)值仿真與實驗驗證 154
8.1 引言 154
8.2 磨削溫度場數(shù)值仿真 154
8.2.1 磨削溫度場數(shù)學模型 154
8.2.2 仿真參數(shù)的確定 157
8.2.3 數(shù)值仿真結(jié)果 161
8.3 實驗驗證 162
8.4 實驗結(jié)果分析與討論 167
8.4.1 單位磨削力 167
8.4.2 不同工況冷卻性能評價 168
8.4.3 沸騰換熱分析 169
8.4.4 工件和磨屑表面特征對冷卻換熱的影響 170
8.5 結(jié)論 172
參考文獻 173
第9章 冷風納米流體微量潤滑磨削比磨削能與摩擦系數(shù)實驗研究 174
9.1 引言 174
9.2 實驗設(shè)計 174
9.3 實驗結(jié)果 174
9.3.1 比磨削能 174
9.3.2 摩擦系數(shù) 175
9.4 實驗結(jié)果分析與討論 176
9.4.1 不同工況潤滑性能評價 176
9.4.2 溫度對潤滑性能的影響 177
9.4.3 霧化角分析 179
9.4.4 表面粗糙度和表面形貌 181
9.5 結(jié)論 182
參考文獻 183
第10章 渦流管冷流比對冷風納米流體微量潤滑磨削換熱機理的影響 184
10.1 引言 184
10.2 磨削溫度場數(shù)值仿真 184
10.2.1 磨削溫度場數(shù)學模型 184
10.2.2 仿真參數(shù)的確定 184
10.3 數(shù)值仿真結(jié)果 186
10.4 實驗設(shè)計 186
10.5 實驗結(jié)果和分析 188
10.5.1 比磨削能 188
10.5.2 納米流體黏度對換熱性能的影響 189
10.5.3 納米流體表面張力和接觸角對換熱性能的影響 190
10.5.4 霧化效果和沸騰換熱對換熱性能的影響 191
10.6 結(jié)論 193
參考文獻 194
第11章 納米流體體積分數(shù)對冷風納米流體微量潤滑磨削換熱性能的影響 195
11.1 引言 195
11.2 實驗設(shè)計 195
11.3 實驗結(jié)果分析與討論 195
11.3.1 磨削溫度 195
11.3.2 比磨削能 196
11.3.3 納米流體黏度和接觸角對換熱性能的影響 197
11.3.4 納米粒子分散性對換熱性能的影響 199
11.4 結(jié)論 200
參考文獻 201
第12章 Al2O3和SiC混合納米流體微量潤滑磨削加工機理及表面微觀形貌評價方法 203
12.1 引言 203
12.2 混合納米流體微量潤滑機理 203
12.2.1 Al2O3和SiC納米粒子的熱物理特性 203
12.2.2 基油微量潤滑機理 203
12.2.3 混合納米粒子潤滑機理 205
12.3 混合納米流體微量潤滑性能評定參數(shù) 206
12.3.1 磨削力 206
12.3.2 微觀摩擦系數(shù) 208
12.3.3 比磨削能 209
12.3.4 工件的去除參數(shù) 209
12.3.5 工件的表面質(zhì)量 209
12.4 磨削加工表面均一性研究 210
12.4.1 工件表面輪廓自相關(guān)分析 210
12.4.2 工件表面輪廓互相關(guān)分析 211
12.4.3 工件表面輪廓的功率譜密度分析 211
12.5 結(jié)論 212
參考文獻 212
第13章 不同配比的Al2O3和SiC混合納米流體對微量潤滑磨削性能的影響規(guī)律 214
13.1 引言 214
13.2 實驗設(shè)計 214
13.3 實驗結(jié)果分析 217
13.3.1 磨削力比 217
13.3.2 比磨削能 219
13.3.3 工件的表面粗糙度 221
13.4 實驗結(jié)果討論 223
13.4.1 純Al2O3納米流體與純SiC納米流體的潤滑機理 223
13.4.2 Al2O3和SiC混合納米粒子的物理協(xié)同作用分析 225
13.4.3 工件表面形貌和輪廓支撐長度率曲線 226
13.5 結(jié)論 227
參考文獻 228