基于超聲減摩原理的氣缸摩擦特性研究.pdf

1、氣缸作為氣動(dòng)系統(tǒng)中最常見的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化生產(chǎn)中。然而，氣缸摩擦力是對(duì)加工質(zhì)量、定位精度以及對(duì)設(shè)備使用壽命產(chǎn)生不良影響的主要原因之一。作為一種新穎的減摩方式，超聲減摩近年來(lái)受到了廣泛的重視與深入的研究。本文將對(duì)橡膠—鋁合金摩擦副間的超聲減摩原理進(jìn)行探究并將其應(yīng)用于氣缸減摩中，以求改善氣缸的靜摩擦特性。
　　本文建立了平面接觸摩擦副靜摩擦力的物理模型。通過(guò)推導(dǎo)超聲波在鋁合金板上傳播的振動(dòng)方程，討論了其對(duì)平面接觸靜摩擦力的影

2、響。針對(duì)氣缸密封圈與缸筒內(nèi)壁之間的摩擦，建立了超聲振動(dòng)作用于缸筒外壁條件下的物理模型。通過(guò)對(duì)一定氣壓下密封圈形狀的改變及摩擦副間接觸狀態(tài)變化的探討解釋了氣缸在超聲振動(dòng)下的減摩機(jī)理。
　　運(yùn)用ANSYS對(duì)超聲振動(dòng)下鋁合金平板與氣缸的振型進(jìn)行仿真。超聲波激振下的鋁合金平板或氣缸上各點(diǎn)以駐波的形式在原位置附近做豎直方向的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。同時(shí)，與鋁合金平板類似，在氣缸上傳播的機(jī)械波各波腹振動(dòng)幅值相仿，分布均勻，且它們的幾何中心處是駐波的波腹之一

3、，具有最大的振動(dòng)幅值。
　　搭建橡膠/鋁合金摩擦副基礎(chǔ)試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)超聲振動(dòng)下的橡膠—金屬摩擦副間的最大靜摩擦力與極限位移的研究。橡膠與鋁合金材料間的最大靜摩擦力可以減小為常態(tài)下的23.1％。并且，不論是否加入超聲振動(dòng)，橡膠—金屬摩擦副間的最大靜摩擦力隨著法向壓力的增加而增大。增加超聲振動(dòng)的振幅或增大橡膠與金屬板的接觸面積均會(huì)減小最大靜摩擦力與極限位移。
　　創(chuàng)建氣缸的超聲減摩測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)在氣缸外壁引入超聲振動(dòng)的方