初始接触时,由于表面上粗糙峰的影响,接触面上形成了一个相对较大的接触压力。但是在经过一段时间的磨合之后,接触压力的峰值开始下降,同时轮廓线也变得相对平缓。在这两种情况下,实测与理论分析的结果对比均表明实际接触压力的分布与 Hertz理论解不相同,这说明如果将零件接触表面作为光滑求得的接触压力存在着一定的误差。(a) (b) (c) 图1-1 微米级齿轮 Fig.1- 1 Micron level gears 近几年来随着科技水平的提高,以及制造技术的发展,特别是高精度测量技术、材料科学以及纳米科学的快速发展, 对粗糙表面接触的相关分析起着巨大的促进作用,而且使西安理工大学硕士学位论文 2 得零件表面接触研究趋于微观化。在微观尺度的条件下研究接触表面,材料接触表面上接触特性往往会发生变化。研究表明,零件粗糙表面的接触特性对摩擦、磨损、润滑、密封和导热等有着很重要的影响。图1-2 粗糙表面示例[1] Fig.1- 2 The examples of rough surface 图1-3 粗糙表面的点蚀与剥落现象[2] Fig.1- 3 Pitting and spalling phenomena on rough surface 研究粗糙接触表面的目的是要掌握不同几何参数或者材料参数随表面接触性能的影响规律, 从而利用这些规律来指导零件的加工和处理过程,从而达到提高机械零件使用性能的要求。为了深入研究和分析粗糙表面的接触行为和接触时粗糙表面的形貌变化,本文基于分型粗糙表面的基础模型, 对分型粗糙表面轮廓进行了数值模拟,建立有限元的滚动接触模型,并且使用有限元方法研究在考虑分型维数、材料参数与外载荷等因数时,分型粗糙表面的微观接触特性。为研究工程机械接触的基础力学特性以及变形预测奠定基础。
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