以旋转轴唇形油封为研究对象,采用激光加工技术在轴表面加工3种不同形状微织构,在油封密封试验机上开展对比试验,探讨了不同轴表面微织构、不同转速对油腔温升、摩擦扭矩、泵吸率等参数的影响,利用扫描电镜对比分析了试验前后密封唇表面的微观形貌。结果表明轴表面微织构对油腔温度、摩擦扭矩和泵吸率影响较大,与光滑轴相比,三角形和矩形微织构表面能够增大泵吸率,尤其前者泵吸率增幅较大,在2000 r/min时增加了3倍,但于此同时也会带来一定的密封圈温升和摩擦扭矩的增大,设计时需要综合考虑;随着转速的增大,摩擦扭矩和泵吸率也随之增大;三角形和矩形微织构对应的唇口表面粗糙峰数量较多,且分布较均匀,而圆形织构、光滑轴表面对应的唇口粗糙峰数量较少,分布较为分散。

为了研究颗粒流润滑状态下的力传输行为,设计了一个剪切平行板间颗粒流润滑的试验装置.利用该试验装置,研究了颗粒材料、颗粒尺寸、剪切速度和颗粒湿度对颗粒流润滑状态下力传输行为的影响.此外,试验结果主要考虑了测量得到的法向力和切向力,这些力是从下摩擦副通过颗粒润滑介质传递到上摩擦副的.研究结果表明,测量得到的法向力和切向力随着剪切速度和颗粒湿度的增大而减小,随着颗粒尺寸的增大而增大.颗粒流润滑比干摩擦具有较好的润滑效果,比油润滑具有更好的承载性能.颗粒流润滑状态下的力传输路径主要决定于颗粒润滑介质之间的力链.试验结果揭示了颗粒流润滑时的力传递机制并可以为颗粒流润滑的工业应用提供指导.

针对橡胶接触界面间液体渗入特性及力学驱动机制,采用自建原位观测仪,得到橡胶-玻璃接触界面间液体（丙酮与水混合液,体积比1∶1）渗入过程.利用自编MATLAB程序及图像软件,得出橡胶-玻璃接触界面间压力与真实接触面积比关系曲线、界面内液体渗入特性及固-液界面润湿性对界面内液体渗入面积比的影响.研究表明：对于橡胶-玻璃接触界面,压力与真实接触面积比呈幂函数规律变化,液体在接触界面内的渗入路径大多出现在接触面积比较大区域;驱动液体铺展的毛细管力与阻碍液体铺展的固-液黏性阻力之间的平衡关系,是界面液体渗入特性的主要力学机制,也是决定液体铺展速度的因素.另外,实验结果表明,液体渗入面积比随固-液界面润湿性的增强而增大.该研究为橡胶接触界面的摩擦、润滑及密封机理研究奠定了一定的理论基础.

为获得固体粗糙表面实际接触面积和表面形貌,设计一个能够原位光学观测和分析固体粗糙接触界面名义接触区域和实际接触区域的测量装置。采用该测量装置获得不同直径金属小球与玻璃平板在不同载荷作用下的接触图像,采用Canny算子等图像处理方法对金属小球与玻璃平板相互接触产生的牛顿环进行边缘提取和灰度阈值分析,获得接触界面名义接触面积和实际接触面积随小球直径和载荷的变化规律。实验结果表明粗糙接触界面的名义接触面积随载荷的增加而增加;实际接触面积与名义接触面积之比随载荷和小球直径的增加而非线性增加;在塑性变形阶段,直径较小的金属小球名义接触面积随载荷变化较为敏感,而在弹性变形阶段,则直径较大小球变化剧烈,与Hertz接触理论相符合。该实验装置还可进行接触界面的摩擦学特性分析,如表面形貌、边界膜厚度和...

为研究困油压力及异、同齿数对外啮合齿轮泵转矩影响,从分析直齿轮传动与卸荷槽的几何关系入手,将啮合齿面分成八点、三区、七过程。以主动齿轮的啮合半径为变量,建立出一个啮合周期内转矩的静态和动态计算式,并以实例加以分析比较。结果表明：转矩的波动及其最大峰值随困油压力的增加而加大,但最小峰值基本保持不变,同齿数的转矩品质要优于异齿数,以及转矩的静态计算误差较大等;困油压力对转矩的影响很大,设计上应尽量克服之,异齿数对泵各项性能的影响是相异的,不能一概而论。

为把握异齿数较同齿数对外啮合齿轮泵困油现象的改善效果,从分析直齿外啮合齿轮泵的困油现象入手,采用扫过容积的方法,以主动齿轮的啮合长度为变量,建立异齿数下齿轮泵困油容积和困油容积变化率的公式,为后续计算困油压力仿真做好先期准备工作。结果表明：保持泵体积不变时异齿数与同齿数下两者的困油周期是不同的;主大从小的齿数组合较同齿数对改善困油现象比较有利。

为了解工况参数和设计参数对困油压力的定量影响,根据直齿无侧隙齿轮传动的几何关系及与卸荷槽的位置关系,由困油容积及其变化率、困油区内外的交换流量和动态侧隙的计算,建立了有困油压力方程和齿轮副动力学方程相耦合的动态困油模型,由此仿真出一个困油周期内的困油压力。与已有资料对比的结果表明：动态模型下的仿真结果要大于静态模型下的仿真结果,两困油区内的困油压力存在p2〉p1;相关参数对困油的影响是矛盾的,存在优化问题。表明所建模型正确可靠,能够用于困油压力预测、振动分析与评估以及泵整体设计的最优化。

为获得与困油压力仿真模型实现无缝连接的卸荷面积计算方法,依据齿轮泵的困油原理和卸荷线的分割面积法,计算出分割点随转角的变化规律,结合展开法生成的过渡曲线代替圆弧过渡,给出了卸荷面积与卸荷槽宽度之间的精确关系和一个困油周期内卸荷面积及困油面积的精确结果。实例仿真说明卸荷面积及困油面积的变化为抛物线型,结果数据与现有文献提供的非常一致,说明了所建模型的正确性。得出卸荷面积以及困油面积计算的精确性,为后续困油压力仿真的可靠性提供了保证以及计算方法的通用性。

利用UGNX软件现有成熟的三维建模技术,能一次成功地优化出轴向柱塞泵缸体的基本参数,进而利用UGNX软件的主模型功能,可以很方便地实现缸体三维模型的自动生成,上述优化设计和建模之集成是完全参数化,所得结果与已有结果非常吻合.

利用UG软件提供的表达式和优化模块能一次成功地优化出外啮合齿轮泵传动轴和联接花键的基本参数从而避免了传统的'先试算后校核再调整'的做法.进而利用UG软件的主模型功能可以很方便地实现上述设计的完全参数化所得结果与已有结果比较吻合.