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第1章 绪论1

1.1引言1

1.1.1浇注式磨削加工1

1.1.2干式磨削加工3

1.1.3低温冷却磨削加工4

1.1.4微量润滑磨削加工4

1.1.5纳米流体微量润滑磨削加工5

1.1.6纳米流体的强化换热与摩擦学性能5

1.2研究意义7

1.3国内外研究现状分析7

1.3.1国内研究现状7

1.3.2国外研究现状9

1.4研究特色及难题描述10

1.4.1研究特色10

1.4.2难题的描述与说明11

参考文献12

第2章 纳米流体微量润滑强化换热机理17

2.1引言17

2.2纳米流体的制备17

2.2.1单步法制备纳米流体17

2.2.2两步法制备纳米流体18

2.2.3纳米流体的分散技术19

2.3纳米流体的特征20

2.3.1纳米流体的组织结构21

2.3.2纳米流体的导热系数23

2.3.3纳米流体导热系数的影响因素24

2.4纳米流体流动和能量传递机理26

2.4.1纳米流体的流动与传热实验分析26

2.4.2纳米流体自然对流分析27

2.4.3纳米流体沸腾换热特性分析28

2.5其他纳米流体制备方法29

参考文献30

第3章 纳米流体微量润滑磨削加工机理32

3.1引言32

3.2磨粒切削刃的磨削模型33

3.3磨削性能评价参数35

3.3.1磨削接触弧长35

3.3.2有效磨刃数36

3.3.3未变形磨屑厚度37

3.3.4磨削力39

3.3.5比磨削能41

3.3.6磨削热41

3.3.7磨削热源模型43

3.3.8磨削温度的测量方法47

3.3.9工件表面完整性49

3.3.10砂轮磨损和磨屑形成51

参考文献52

第4章 纳米流体微量润滑磨削的热传递机理54

4.1引言54

4.2磨削温度场传热模型54

4.2.1瞬时点热源传热模型54

4.2.2瞬时线热源传热模型55

4.2.3瞬时面热源传热模型56

4.3磨削边界条件57

4.3.1边界条件57

4.3.2对流换热58

4.4数值分析模型60

4.4.1控制方程61

4.4.2边界条件62

4.4.3对流换热模型62

4.5磨削热分配65

4.5.1热量分配65

4.5.2能量比例系数66

参考文献68

第5章 纳米流体微量润滑平面磨削镍基合金温度场有限元分析69

5.1引言69

5.2磨削温度场有限元仿真模型的建立69

5.2.1工件材料属性69

5.2.2分析步的确定71

5.2.3边界条件71

5.2.4加载载荷72

5.2.5有限元网格划分73

5.3平面磨削温度场仿真温度结果分析74

5.3.1磨削运动方向温度解析74

5.3.2磨削深度方向温度解析77

5.3.3磨削宽度方向温度解析79

5.4对流换热对磨削温度场的影响80

5.4.1冷却润滑方式对磨削温度场的影响80

5.4.2纳米流体微量润滑对磨削温度场的影响85

参考文献88

第6章 不同冷却润滑方式微量润滑平面磨削的实验研究91

6.1引言91

6.2实验设备与材料91

6.2.1实验设备91

6.2.2实验材料92

6.3实验方案94

6.4实验测量96

6.5实验结果分析98

6.5.1冷却润滑方式对冷却润滑效果的影响99

6.5.2纳米流体微量润滑对冷却润滑效果的影响104

6.5.3纳米粒子体积浓度对冷却润滑效果的影响108

参考文献113

第7章 不同植物油微量润滑磨削温度和能量比例系数实验研究115

7.1引言115

7.2实验设计115

7.2.1实验设备115

7.2.2实验材料117

7.2.3实验方案119

7.3实验结果分析120

7.3.1磨削力120

7.3.2磨削温度121

7.3.3传入工件的能量比例系数123

7.4分析讨论123

7.4.1磨削力123

7.4.2磨削温度126

7.4.3传入工件的能量比例系数128

参考文献128

第8章 不同纳米流体微量润滑冷却磨削的换热性能实验研究130

8.1引言130

8.2实验设计130

8.2.1工件材料130

8.2.2纳米流体130

8.2.3实验方案131

8.3实验结果分析132

8.3.1磨削力比率132

8.3.2磨削温度134

8.3.3传入工件的能量比例系数135

8.4分析讨论136

8.4.1纳米粒子导热系数对换热性能的影响136

8.4.2纳米流体黏度对换热性能的影响137

8.4.3纳米流体接触角的影响140

8.4.4纳米流体表面张力的影响142

参考文献142

第9章 不同浓度纳米流体物理特性对磨削温度影响的实验研究145

9.1引言145

9.2实验设计145

9.2.1实验材料145

9.2.2实验方案147

9.3实验结果分析147

9.3.1磨削力147

9.3.2磨削温度149

9.3.3传入工件的能量比例系数151

9.4分析讨论151

9.4.1纳米流体黏度的影响151

9.4.2纳米流体导热系数的影响155

9.4.3纳米流体接触角的影响159

参考文献161

第10章 不同工件材料微量润滑磨削温度研究164

10.1引言164

10.2实验设计164

10.2.1工件材料164

10.2.2纳米流体164

10.2.3实验方案165

10.3实验结果分析166

10.3.1比磨削力166

10.3.2实验磨削温度167

10.4仿真结果168

10.4.1仿真相图169

10.4.2工件表面温升170

10.4.3仿真磨削温度171

10.5实验与仿真结果比较172

10.5.1磨削温度曲线172

10.5.2磨削温度比较173

10.6分析讨论173

10.6.1工件材料属性分析173

10.6.2纳米流体换热状态分析176

参考文献179

第11章 植物油微量润滑磨削砂轮/工件界面润滑性能实验研究181

11.1引言181

11.2实验部分181

11.2.1实验设备与磨削参数181

11.2.2实验材料185

11.2.3实验设计186

11.3实验结果187

11.3.1摩擦系数188

11.3.2比磨削能189

11.3.3磨削G比率189

11.4实验结果分析与讨论190

11.4.1植物油微量润滑与浇注式润滑性能比较190

11.4.2植物油分子结构对润滑性能的影响192

11.4.3植物油成分对润滑性能的影响193

11.4.4植物油黏度对润滑性能的影响194

11.4.5工件表面形貌和表面粗糙度196

参考文献197

第12章 纳米流体微量润滑磨削砂轮/工件界面润滑性能实验研究199

12.1引言199

12.2实验部分199

12.2.1实验设备与磨削参数199

12.2.2实验材料200

12.2.3实验设计201

12.3实验结果201

12.3.1比滑动磨削力201

12.3.2滑动摩擦系数203

12.3.3比滑动磨削能203

12.3.4磨削G比率204

12.4实验结果分析与讨论205

12.4.1三种润滑条件下润滑性能比较205

12.4.2纳米粒子物理性质对润滑性能的影响206

12.4.3纳米流体的黏度对润滑性能的影响209

12.4.4金刚石纳米流体润滑性能的分析210

12.4.5工件表面粗糙度和表面形貌211

参考文献214

第13章 纳米流体在摩擦磨损和磨削加工中的摩擦学性能对比研究216

13.1引言216

13.2实验部分216

13.2.1实验设备与实验参数216

13.2.2实验材料217

13.2.3实验设计218

13.3实验结果与分析218

13.3.1摩擦学实验结果218

13.3.2磨损表面形貌分析和摩擦膜的形成221

13.3.3摩擦磨损实验与磨削实验的比较226

参考文献228

第14章 不同浓度Al2O3纳米流体微量润滑磨削砂轮/工件界面摩擦学性能实验研究230

14.1引言230

14.2实验部分230

14.2.1实验设备与磨削参数230

14.2.2实验材料230

14.2.3实验设计231

14.3实验结果分析与讨论232

14.3.1宏观磨削性能参数232

14.3.2表面微观特性与形貌分析234

14.3.3动态黏度和接触角的影响239

14.3.4 A12O3纳米粒子减摩抗磨机制243

参考文献244

第15章 不同植物油纳米流体微量润滑磨削不同工件材料工艺参数优化设计246

15.1引言246

15.2实验部分246

15.2.1实验设备与磨削参数246

15.2.2实验材料247

15.2.3实验设计248

15.3实验结果分析与讨论249

15.3.1信噪比分析249

15.3.2方差分析255

15.3.3验证实验256

15.3.4微观结构和形貌分析257

参考文献260

第16章 单颗磨粒磨削过程表面形貌建模与仿真262

16.1引言262

16.2工件表面坐标系的建立264

16.3单颗磨粒运动学模型264

16.4磨粒几何模型265

16.4.1磨粒的形状265

16.4.2磨粒的尺寸266

16.5磨粒与工件的相互作用267

16.5.1弹性变形模型267

16.5.2塑性堆积模型268

16.6未变形切屑厚度270

16.7工件表面形貌矩阵273

16.8单颗磨粒磨削过程仿真273

16.8.1仿真参数273

16.8.2仿真程序流程274

16.8.3仿真结果分析274

参考文献275

第17章 工程化砂轮磨削表面形貌建模与仿真277

17.1引言277

17.2工程化砂轮277

17.2.1工程化砂轮的定义277

17.2.2工程化砂轮的特点277

17.2.3工程化砂轮的制备方法278

17.3多颗磨粒运动学模型280

17.4表面粗糙度的评定282

17.4.1轮廓中线282

17.4.2评定参数283

17.5砂轮表面磨粒排布284

17.5.1磨粒排布参数284

17.5.2磨粒排布方案284

17.5.3工程化砂轮形貌仿真285

17.6磨削过程仿真287

17.6.1仿真参数设置287

17.6.2仿真程序流程287

17.6.3仿真结果分析288

参考文献290

第18章 普通砂轮磨削表面形貌建模与仿真292

18.1引言292

18.2普通砂轮292

18.2.1普通砂轮的定义292

18.2.2普通砂轮的特点292

18.2.3普通砂轮的制备方法293

18.3普通砂轮模型的建立294

18.3.1磨粒尺寸294

18.3.2磨粒分布295

18.3.3普通砂轮数学模型297

18.4普通砂轮形貌仿真及分析297

18.4.1仿真参数297

18.4.2仿真程序流程297

18.4.3仿真结果分析300

18.5磨削过程仿真303

18.5.1仿真参数设置303

18.5.2仿真程序流程303

18.6仿真结果分析304

18.6.1砂轮线速度对表面形貌的影响304

18.6.2工件进给速度对表面形貌的影响307

18.6.3磨削深度对表面形貌的影响311

18.6.4砂轮直径对表面形貌的影响315

参考文献319