凸包形仿生非光滑表面設(shè)計與增摩機(jī)理研究.pdf

1、利用摩擦力來傳遞動力和防止滑動的應(yīng)用極為廣泛，許多動物具有很強(qiáng)的攀爬附著能力，利用仿生技術(shù)研究其增摩增阻機(jī)理，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價值?；趯哂酗@著摩擦性能的典型動物的研究，本課題設(shè)計了具有典型非光滑形貌的仿生增摩表面系列，對凸包形仿生表面在平面摩擦傳動狀態(tài)下的增摩機(jī)理進(jìn)行了研究和分析，得出了仿生表面凸包形態(tài)、凸包密度和排列形式等對仿生表面增摩性能的影響規(guī)律，為仿生表面的制備和工程應(yīng)用提供了依據(jù)。
　　在對典型動物研究的

2、基礎(chǔ)上，提取了圓柱形、凸臺形和球冠形凸包為仿生表面設(shè)計元素，并設(shè)計了具有不同凸包形態(tài)、密度和排列方式的圓柱形、凸臺形和球冠形凸包的仿生增摩表面。在相同的載荷和運(yùn)動狀態(tài)下對三種形態(tài)的仿生表面進(jìn)行理論分析，得出了三種仿生表面均具有增加摩擦力的效果，并且計算得出了仿生表面摩擦力增量計算公式。
　　利用有限元軟件建立了仿生表面的柔性-剛性摩擦學(xué)模型，對比分析了凸包形態(tài)、凸包密度和凸包排列形式對仿生表面增摩性能的影響，得出三種凸包仿生表面的

3、增摩性能由高到低排列為凸臺形、球冠形和圓柱形；得出凸包中心距為凸包底圓半徑的4倍時，仿生表面的增摩性能最優(yōu)；得出當(dāng)凸包沿相對運(yùn)動方向呈三角形排列時表現(xiàn)出更優(yōu)的增摩性能。
　　為進(jìn)一步驗證和揭示仿生表面的增摩性能和增摩機(jī)理，本文加工制備了不同種類的仿生表面，并利用摩擦磨損試驗機(jī)進(jìn)行了仿生表面的摩擦試驗。試驗結(jié)果得出了凸包形態(tài)、密度、和排列形式對仿生表面摩擦性能的影響規(guī)律，也證實(shí)了理論分析和軟件模擬仿真的結(jié)果。試驗同時對比分析了仿生表