振动与冲击

作者：田红亮，张屹，余媛，陈甜敏，郑金华

单位：三峡大学 机械与动力学院，湖北 宜昌 443002

关键词：切向加载；切向卸载；切向振荡；机床；螺栓结合部；法向预紧力；切向交变力；摩擦能量

在保持微凸体受法向力恒定的状态下，侧重导出切向力和变形量的切向加载、切向卸载和切向振荡接触方程。当2个球形微凸体接触时，构建每循环中切向接触摩擦能量耗散力学模型。按照赫兹静力弹性法向接触理论，得到微凸体顶端曲率半径。根据微凸体分担法向力的光滑性与连续性法则，校正临界弹性变形微接触面积与临界变形量的数学表达式。面向有条件等式，在弹性和纯塑性变形基础上，建立整个结合部法向力与切向接触摩擦能量耗散的理论模型。以北京机电院高技术股份有限公司直线电机驱动Linear MC6000普莱诺五面体加工中心上的龙门横梁-导轨螺栓结合部为研究对象，分析法向预紧力、表面粗糙轮廓分形维数、切向力、分形粗糙度、相关因子、单轴向屈服应变及静摩擦因数等7个相对独立参数对切向接触摩擦能量耗散的影响规律。可视化的数值分析结果表明：切向接触摩擦能量耗散随着法向预紧力的增大先增大后减小；表面粗糙轮廓分形维数在较小范围内，切向接触摩擦能量耗散随着表面粗糙轮廓分形维数或分形粗糙度的增大而增大；表面粗糙轮廓分形维数在较大范围内，切向接触摩擦能量耗散随着表面粗糙轮廓分形维数或分形粗糙度的增加而减小；切向接触摩擦能量耗散随着切向力、相关因子、单轴向屈服应变的增加而加大；切向接触摩擦能量耗散随着静摩擦因数的增加而降低与经典结论完全相反，这是因为当静摩擦因数较大时，根据近代分形几何理论可知法向预紧力越大，微滑趋势将更小，导致较小切向接触摩擦能量耗散。<br>

来源：2016年第15期

《振动与冲击》期刊编辑部

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