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微织构排布方式对水润滑轴承启停过程摩擦学性能的影响

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中国表面工程 2024年第1期37卷 160-168,178页

作者：崔博超陈平杨潍旭乔小溪李建超北京科技大学机械工程学院北京100083 聊城大学机械与汽车工程学院聊城252000

梯度排布微织构在提升水润滑轴承摩擦学性能方面具有显著效果,然而梯度排布微织构在水润滑轴承中的应用仍缺乏系统性研究。为了探究梯度排布微织构对水润滑轴承启停过程摩擦学性能的影响,基于Greenwood-Tripp微凸体接触模型、Archard磨... 详细信息

梯度排布微织构在提升水润滑轴承摩擦学性能方面具有显著效果,然而梯度排布微织构在水润滑轴承中的应用仍缺乏系统性研究。为了探究梯度排布微织构对水润滑轴承启停过程摩擦学性能的影响,基于Greenwood-Tripp微凸体接触模型、Archard磨损模型求解轴瓦表面的磨损量。通过CFT-I材料表面性能综合测试仪对CNC雕刻机加工的织构化表面进行水润滑条件下的摩擦学试验研究。针对光滑、单一圆形织构、圆形与三角形以轴向交错平行■和周向交错平行分布(1212)方式梯度排布的表面,测量各个表面的磨损量和摩擦因数。通过立体显微镜、扫描电子显微镜对摩擦磨损试验前后的表面形貌和摩擦因数进行分析。数值模拟和试验结果显示,与光滑表面和单一织构化表面相比,梯度排布微织构化表面磨损量和摩擦因数显著降低;圆形与三角形以■方式的梯度排布微织构化表面摩擦学性能最佳,接触表面磨损量最小、表面摩擦因数最低。梯度排布微织构在流体润滑过程中相互影响,可以起到提高轴承表面举升力,减少表面接触,降低表面磨损和摩擦因数的作用。研究不同形状、排布方式下梯度排布微织构化表面的磨损量和摩擦因数的变化规律,可为舰船装备水润滑轴承研制阶段主动设计提供理论基础。

关键词：梯度排布微织构水润滑轴承磨损量摩擦因数

电场调控激光诱导石墨烯基重金属电化学检测装置的研制

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农业工程学报 2024年第4期40卷 215-223页

作者：刘畅王园袁修华刘东陈祚由天艳江苏大学农业工程学院镇江212013 聊城大学机械与汽车工程学院聊城252059 江苏大学应急管理学院镇江212013

为了快速、精准分析农田重金属,该文设计了一款基于施加电场与激光诱导石墨烯(laser-inducedgraphene,LIG)电极阵列的功能核酸比率电化学检测装置,用于农田中典型重金属离子Hg^(2+)、Pb^(2+)的分析。该装置主要包括电场施加模块与LIG电... 详细信息

为了快速、精准分析农田重金属,该文设计了一款基于施加电场与激光诱导石墨烯(laser-inducedgraphene,LIG)电极阵列的功能核酸比率电化学检测装置,用于农田中典型重金属离子Hg^(2+)、Pb^(2+)的分析。该装置主要包括电场施加模块与LIG电极阵列传感器两个部分,前者以AT89S52单片机作为主控芯片、DAC0832作为电压输出端口,设计单片机控制电压输出的电场施加装置,实现了可编程电压的稳定输出;后者则通过结合CO_(2)激光直写和环氧树脂转印技术,提出了LIG电极阵列的快速制备方法,并进一步构建了LIG基功能核酸比率电化学传感器。在检测过程中,通过调控施加电场的性质,该装置实现了Hg^(2+)、Pb^(2+)在传感器表面的快速特异性富集以及响应信号的稳定获取,其对Hg^(2+)、Pb^(2+)检测限分别低至8.5×10^(-12)mol/L(4.25×10^(-11)mg/L)和4.6×10^(-13)mol/L(2.22×10^(-12)mg/L),实现了农田灌溉用水中Hg^(2+)、Pb^(2+)的现场精准检测。该装置利用施加电场与LIG阵列传感器,实现了重金属离子的快速、精准、现场分析需求,对于农田环境重金属污染的监测及治理具有重要意义。

关键词：重金属污染检测便携式装置电化学传感器电场调控汞、铅离子

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基于改进遗传算法的移动机器人路径规划研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 158-164页

作者：王雷王艺璇李东东王天成安徽工程大学机械与汽车工程学院安徽芜湖241000

针对传统遗传算法在解决采样点模型下的路径规划问题中存在种群进化速度慢、最终得到的最优路径偏长的问题,提出一种改进遗传算法.为提高初始种群的质量,提出自适应调整步长来限制子节点的选择范围,在这个范围内随机选取两条父代路径,... 详细信息

针对传统遗传算法在解决采样点模型下的路径规划问题中存在种群进化速度慢、最终得到的最优路径偏长的问题,提出一种改进遗传算法.为提高初始种群的质量,提出自适应调整步长来限制子节点的选择范围,在这个范围内随机选取两条父代路径,在对应两节点之间形成一个矩形的子代节点搜索范围,每个范围中选取一点并依次连接得到交叉后的子代个体,避免了采样点模型下交叉点不足导致交叉无效的问题;为解决变异效果不可控的问题,以变异父节点的前后两点连线为引导,越靠近该连线的节点被选为变异子节点的概率越大,使得在变异点的选择更具有方向性.对比实验结果表明:所提出的改进遗传算法当处理基于采样点路径规划问题时可以有效提高寻路效率,最优路径收敛速度比传统遗传算法提高约60%,最优路径长度最多减少了2.42 m,比其他文献算法的最优路径收敛速度最多提高56%.

关键词：移动机器人路径规划改进遗传算法自由交叉目标导向

抗磨添加剂ZDDP在聚α-烯烃基础油中摩擦学性能的研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第7期44卷 912-924页

作者：裴孝虎刘晓玲陈加丽郭峰青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

为了研究二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)在润滑剂中的抗磨机理以及润滑成膜能力,利用四球摩擦磨损试验机分析了ZDDP对聚α-烯烃(PAO10)基础油摩擦磨损性能的影响,采用电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对摩擦副磨斑表面形貌以及化学元素进行表征... 详细信息

为了研究二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)在润滑剂中的抗磨机理以及润滑成膜能力,利用四球摩擦磨损试验机分析了ZDDP对聚α-烯烃(PAO10)基础油摩擦磨损性能的影响,采用电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对摩擦副磨斑表面形貌以及化学元素进行表征;利用原子力显微镜(AFM)对ZDDP热反应膜进行三维形貌扫描并测量其粗糙度,分析了热膜厚度与表面粗糙度之间的关系;采用球-盘点接触光干涉油膜厚度试验台,研究了ZDDP对PAO10润滑成膜性能的影响.结果显示,ZDDP在摩擦副表面形成的摩擦反应膜具有较好的抗磨性;摩擦膜的存在改变了接触区的形貌和磨斑表面粗糙度,对润滑剂卷吸到接触区产生了影响,表现出高摩擦特性;根据稳态下ZDDP热反应膜厚度与其表面粗糙度的关系,分析了摩擦膜中的摩擦化学作用机制.充分供油条件下,ZDDP形成的吸附膜对油膜厚度的影响不大,限量供油条件下,吸附膜的存在增加了接触区的油膜厚度,有效缓解了乏油状况.

关键词：二烷基二硫代磷酸锌添加剂摩擦膜热反应膜摩擦磨损润滑特性

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温度梯度下SAMs膜对油滴迁移行为控制及减摩效果试验研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第8期44卷 1043-1049页

作者：纪学成刘长松吴安琪栗心明青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

采用自组装单分子膜技术以及局部紫外光刻技术相结合的方法,制备了条形润湿性表面,用于解决由温度梯度作用造成的油滴热毛细迁移而导致的接触区域乏油问题.使用高速摄像机以及接触角测量仪,对温度梯度下,液体石蜡在所制备表面与原始不... 详细信息

采用自组装单分子膜技术以及局部紫外光刻技术相结合的方法,制备了条形润湿性表面,用于解决由温度梯度作用造成的油滴热毛细迁移而导致的接触区域乏油问题.使用高速摄像机以及接触角测量仪,对温度梯度下,液体石蜡在所制备表面与原始不锈钢表面上的迁移速度、迁移距离及接触角进行了对比.结果表明:在不锈钢表面设计的条形图案能够有效地抑制油滴的热毛细迁移现象.将制备表面进一步应用于摩擦磨损试验中,发现所制备表面能使液体石蜡在摩擦的过程中始终汇聚在摩擦接触区,减缓了接触区乏油,能够明显减少摩擦磨损.此研究为解决由油滴热毛细迁移而引起的接触区乏油问题提供了新思路和新方法.

关键词：自组装单分子膜(SAMs) 温度梯度热毛细迁移乏油减摩

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一种3自由度并联抛磨机械臂的运动学分析

机械传动 2024年第4期48卷 75-81页

作者：包新棉王学雷张伟涛王禄赵栋杰聊城大学机械与汽车工程学院山东聊城252000 北京电子科技职业学院汽车工程学院北京100176

针对百叶窗叶片的仿形抛磨要求,研究了一种可为末端执行器提供X向、Y向的移动和Z向转动的3自由度并联机械臂。为了验证机械臂的运动学性能,首先,描述了其机构特征,并基于螺旋理论进行了机构自由度分析;其次,基于闭环矢量法构建了机构运... 详细信息

针对百叶窗叶片的仿形抛磨要求,研究了一种可为末端执行器提供X向、Y向的移动和Z向转动的3自由度并联机械臂。为了验证机械臂的运动学性能,首先,描述了其机构特征,并基于螺旋理论进行了机构自由度分析;其次,基于闭环矢量法构建了机构运动学方程,对其进行了位置正、逆解分析,并通过具体算例对分析结果进行了初步验证;最后,构建了机构的数值仿真模型和虚拟样机模型,进行了位置、速度的逆运动学仿真分析。仿真结果表明,两种模型的分析结果一致,逆解理论分析结果可信;机械臂各支链可协调运动,运动过程平稳,位移、速度曲线平滑、无突变,可为后续机械臂的尺寸优化和运动控制提供依据。

关键词：并联机械臂螺旋理论运动学虚拟样机

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基于手持示教笔的工业机器人轨迹演示示教方法

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1710-1718页

作者：许茂震陈成军潘勇李东年青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266000

针对工业机器人传统示教方式存在示教交互性差和编程效率低、学习成本高等问题,提出一种基于手持示教笔的工业机器人轨迹演示示教方法。该方法首先通过手眼标定建立位姿追踪系统坐标系与机器人基坐标系之间的转换矩阵,提出基于迭代最近... 详细信息

针对工业机器人传统示教方式存在示教交互性差和编程效率低、学习成本高等问题,提出一种基于手持示教笔的工业机器人轨迹演示示教方法。该方法首先通过手眼标定建立位姿追踪系统坐标系与机器人基坐标系之间的转换矩阵,提出基于迭代最近点(ICP)的标定精度优化方法,以提高手眼标定精度。然后,使用位姿追踪系统追踪手持示教笔的位置和姿态,并将其位置和姿态转换到机器人基坐标系下,通过以太网传输给工业机器人控制柜,从而控制工业机器人复现手持示教笔的轨迹。搭建了机器人示教平台,进行了工业机器人轨迹演示示教实验。实验结果表明,利用手持示教笔得到的位姿数据平均误差为2.19 mm,最大误差为4.57 mm,能够满足工业机器人示教需求。

关键词：工业机器人轨迹示教机器人手眼标定手持示教笔

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楔形功能图案诱导油滴自发迁移及其减摩研究

摩擦学学报（中英文） 2024年第3期44卷 292-299页

作者：王春莹伊文静刘长松栗心明青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

为了缓解因润滑剂供给不充分而导致的严重乏油现象,采用化学气相沉积和局部紫外光刻楔形图案相结合的方法,制备了可实现油滴自发迁移的功能表面,研究了油滴体积、楔形角度和楔形长度对油滴迁移特性的影响.结果表明,随着油滴体积增大,油... 详细信息

为了缓解因润滑剂供给不充分而导致的严重乏油现象,采用化学气相沉积和局部紫外光刻楔形图案相结合的方法,制备了可实现油滴自发迁移的功能表面,研究了油滴体积、楔形角度和楔形长度对油滴迁移特性的影响.结果表明,随着油滴体积增大,油滴的迁移距离和迁移速度先增大后减小,临界值为5μL;楔形角度的增大使油滴迁移距离和迁移速度持续减小;而楔形长度对油滴迁移速度无明显影响.利用该功能表面对润滑剂的诱导迁移作用,将其制备于接触副运行轨道两侧,发现可使接触副摩擦系数显著降低,维持在0.05以下,证实了楔形功能图案表面对润滑剂的自发回流和减摩效果的有效性.

关键词：乏油油滴迁移楔形图案润滑剂回流减摩

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周期性载荷下润滑剂回填效应试验观察

机械工程学报 2024年第3期60卷 203-213页

作者：金旭阳栗心明刘耀杨萍郭峰高军斌青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520

采用球-盘单点接触光干涉润滑油膜测量仪,试验观察了周期性载荷变化对润滑剂回填及润滑状态的影响。结果表明,当加载/卸载过程滚动体的运行距离大于滚道周长时,滚动体瞬时接触半径与已形成的滚道半径不一致,导致加载过程润滑状态整体优... 详细信息

采用球-盘单点接触光干涉润滑油膜测量仪,试验观察了周期性载荷变化对润滑剂回填及润滑状态的影响。结果表明,当加载/卸载过程滚动体的运行距离大于滚道周长时,滚动体瞬时接触半径与已形成的滚道半径不一致,导致加载过程润滑状态整体优于卸载过程;周期性载荷变化下润滑状态优于恒定载荷下的润滑状态,毛细力和表面张力作用下的润滑剂回填是其诱因;不同载荷下接触半径变化梯度的增加有利于润滑剂的回填,使得卸载末期润滑油膜反弹。

关键词：周期性载荷润滑剂回填润滑状态乏油光干涉