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內容簡介

《納米流體微量潤滑磨削理論與關鍵技術》是以納米流體微量潤滑磨削理論、關鍵技術研發與應用為主綫，匯集瞭著者多年來從事微量潤滑磨削綠色製造工藝的新研究成果，在《中國製造2025》及綠色製造國際大趨勢的背景下，結閤國內外先進製造工藝技術的新發展趨勢，在國傢自然科學基金(51175276，51575290)及山東省自然科學基金項目的支持下開展的研究工作。《納米流體微量潤滑磨削理論與關鍵技術》主要包括微量潤滑磨削的國內外研究現狀及難題描述、納米粒子強化換熱機理及納米流體對磨削區的熱力學作用規律、納米流體微量潤滑磨削機理及砂輪/工件界麵摩擦學特性、納米流體微量潤滑磨削錶麵形貌機理研究等內容。

目錄

目錄
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.1.1 澆注式磨削加工 1
1.1.2 乾式磨削加工 3
1.1.3 低溫冷卻磨削加工 4
1.1.4 微量潤滑磨削加工 4
1.1.5 納米流體微量潤滑磨削加工 5
1.1.6 納米流體的強化換熱與摩擦學性能 5
1.2 研究意義 7
1.3 國內外研究現狀分析 7
1.3.1 國內研究現狀 7
1.3.2 國外研究現狀 9
1.4 研究特色及難題描述 10
1.4.1 研究特色 10
1.4.2 難題的描述與說明 11
參考文獻 12
第2章 納米流體微量潤滑強化換熱機理 17
2.1 引言 17
2.2 納米流體的製備 17
2.2.1 單步法製備納米流體 17
2.2.2 兩步法製備納米流體 18
2.2.3 納米流體的分散技術 19
2.3 納米流體的特徵 20
2.3.1 納米流體的組織結構 21
2.3.2 納米流體的導熱係數 23
2.3.3 納米流體導熱係數的影響因素 24
2.4 納米流體流動和能量傳遞機理 26
2.4.1 納米流體的流動與傳熱實驗分析 26
2.4.2 納米流體自然對流分析 27
2.4.3 納米流體沸騰換熱特性分析 28
2.5 其他納米流體製備方法 29
參考文獻 30
第3章 納米流體微量潤滑磨削加工機理 32
3.1 引言 32
3.2 磨粒切削刃的磨削模型 33
3.3 磨削性能評價參數 35
3.3.1 磨削接觸弧長 35
3.3.2 有效磨刃數 36
3.3.3 未變形磨屑厚度 37
3.3.4 磨削力 39
3.3.5 比磨削能 41
3.3.6 磨削熱 41
3.3.7 磨削熱源模型 43
3.3.8 磨削溫度的測量方法 47
3.3.9 工件錶麵完整性 49
3.3.10 砂輪磨損和磨屑形成 51
參考文獻 52
第4章 納米流體微量潤滑磨削的熱傳遞機理 54
4.1 引言 54
4.2 磨削溫度場傳熱模型 54
4.2.1 瞬時點熱源傳熱模型 54
4.2.2 瞬時綫熱源傳熱模型 55
4.2.3 瞬時麵熱源傳熱模型 56
4.3 磨削邊界條件 57
4.3.1 邊界條件 57
4.3.2 對流換熱 58
4.4 數值分析模型 60
4.4.1 控製方程 61
4.4.2 邊界條件 62
4.4.3 對流換熱模型 62
4.5 磨削熱分配 65
4.5.1 熱量分配 65
4.5.2 能量比例係數 66
參考文獻 68
第5章 納米流體微量潤滑平麵磨削鎳基閤金溫度場有限元分析 69
5.1 引言 69
5.2 磨削溫度場有限元仿真模型的建立 69
5.2.1 工件材料屬性 69
5.2.2 分析步的確定 71
5.2.3 邊界條件 71
5.2.4 加載載荷 72
5.2.5 有限元網格劃分 73
5.3 平麵磨削溫度場仿真溫度結果分析 74
5.3.1 磨削運動方嚮溫度解析 74
5.3.2 磨削深度方嚮溫度解析 77
5.3.3 磨削寬度方嚮溫度解析 79
5.4 對流換熱對磨削溫度場的影響 80
5.4.1 冷卻潤滑方式對磨削溫度場的影響 80
5.4.2 納米流體微量潤滑對磨削溫度場的影響 85
參考文獻 88
第6章 不同冷卻潤滑方式微量潤滑平麵磨削的實驗研究 91
6.1 引言 91
6.2 實驗設備與材料 91
6.2.1 實驗設備 91
6.2.2 實驗材料 92
6.3 實驗方案 94
6.4 實驗測量 96
6.5 實驗結果分析 98
6.5.1 冷卻潤滑方式對冷卻潤滑效果的影響 99
6.5.2 納米流體微量潤滑對冷卻潤滑效果的影響 104
6.5.3 納米粒子體積濃度對冷卻潤滑效果的影響 108
參考文獻 113
第7章 不同植物油微量潤滑磨削溫度和能量比例係數實驗研究 115
7.1 引言 115
7.2 實驗設計 115
7.2.1 實驗設備 115
7.2.2 實驗材料 117
7.2.3 實驗方案 119
7.3 實驗結果分析 120
7.3.1 磨削力 120
7.3.2 磨削溫度 121
7.3.3 傳入工件的能量比例係數 123
7.4 分析討論 123
7.4.1 磨削力 123
7.4.2 磨削溫度 126
7.4.3 傳入工件的能量比例係數 128
參考文獻 128
第8章 不同納米流體微量潤滑冷卻磨削的換熱性能實驗研究 130
8.1 引言 130
8.2 實驗設計 130
8.2.1 工件材料 130
8.2.2 納米流體 130
8.2.3 實驗方案 131
8.3 實驗結果分析 132
8.3.1 磨削力比率 132
8.3.2 磨削溫度 134
8.3.3 傳入工件的能量比例係數 135
8.4 分析討論 136
8.4.1 納米粒子導熱係數對換熱性能的影響 136
8.4.2 納米流體黏度對換熱性能的影響 137
8.4.3 納米流體接觸角的影響 140
8.4.4 納米流體錶麵張力的影響 142參考文獻 142
第9章 不同濃度納米流體物理特性對磨削溫度影響的實驗研究 145
9.1 引言 145
9.2 實驗設計 145
9.2.1 實驗材料 145
9.2.2 實驗方案 147
9.3 實驗結果分析 147
9.3.1 磨削力 147
9.3.2 磨削溫度 149
9.3.3 傳入工件的能量比例係數 151
9.4 分析討論 151
9.4.1 納米流體黏度的影響 151
9.4.2 納米流體導熱係數的影響 155
9.4.3 納米流體接觸角的影響 159
參考文獻 161
第10章 不同工件材料微量潤滑磨削溫度研究 164
10.1 引言 164
10.2 實驗設計 164
10.2.1 工件材料 164
10.2.2 納米流體 164
10.2.3 實驗方案 165
10.3 實驗結果分析 166
10.3.1 比磨削力 166
10.3.2 實驗磨削溫度 167
10.4 仿真結果 168
10.4.1 仿真相圖 169
10.4.2 工件錶麵溫升 170
10.4.3 仿真磨削溫度 171
10.5 實驗與仿真結果比較 172
10.5.1 磨削溫度麯綫 172
10.5.2 磨削溫度比較 173
10.6 分析討論 173
10.6.1 工件材料屬性分析 173
10.6.2 納米流體換熱狀態分析 176
參考文獻 179
第11章 植物油微量潤滑磨削砂輪/工件界麵潤滑性能實驗研究 181
11.1 引言 181
11.2 實驗部分 181
11.2.1 實驗設備與磨削參數 181
11.2.2 實驗材料 185
11.2.3 實驗設計 186
11.3 實驗結果 187
11.3.1 摩擦係數 188
11.3.2 比磨削能 189
11.3.3 磨削 G比率 189
11.4 實驗結果分析與討論 190
11.4.1 植物油微量潤滑與澆注式潤滑性能比較 190
11.4.2 植物油分子結構對潤滑性能的影響 192
11.4.3 植物油成分對潤滑性能的影響 193
11.4.4 植物油黏度對潤滑性能的影響 194
11.4.5 工件錶麵形貌和錶麵粗糙度 196
參考文獻 197
第12章 納米流體微量潤滑磨削砂輪/工件界麵潤滑性能實驗研究 199
12.1 引言 199
12.2 實驗部分 199
12.2.1 實驗設備與磨削參數 199
12.2.2 實驗材料 200
12.2.3 實驗設計 201
12.3 實驗結果 201
12.3.1 比滑動磨削力 201
12.3.2 滑動摩擦係數 203
12.3.3 比滑動磨削能 203
12.3.4 磨削G比率 204
12.4 實驗結果分析與討論 205
12.4.1 三種潤滑條件下潤滑性能比較 205
12.4.2 納米粒子物理性質對潤滑性能的影響 206
12.4.3 納米流體的黏度對潤滑性能的影響 209
12.4.4 金剛石納米流體潤滑性能的分析 210
12.4.5 工件錶麵粗糙度和錶麵形貌 211
參考文獻 214
第13章 納米流體在摩擦磨損和磨削加工中的摩擦學性能對比研究 216
13.1 引言 216
13.2 實驗部分 216
13.2.1 實驗設備與實驗參數 216
13.2.2 實驗材料 217
13.2.3 實驗設計 218
13.3 實驗結果與分析 218
13.3.1 摩擦學實驗結果 218
13.3.2 磨損錶麵形貌分析和摩擦膜的形成 221
13.3.3 摩擦磨損實驗與磨削實驗的比較 226
參考文獻 228
第14章 不同濃度Al2O3納米流體微量潤滑磨削砂輪/工件界麵摩擦學性能實驗研究 230
14.1 引言 230
14.2 實驗部分 230
14.2.1 實驗設備與磨削參數 230
14.2.2 實驗材料 230
14.2.3 實驗設計 231
14.3 實驗結果分析與討論 232
14.3.1 宏觀磨削性能參數 232
14.3.2 錶麵微觀特性與形貌分析 234
14.3.3 動態黏度和接觸角的影響 239
14.3.4 Al2O3納米粒子減摩抗磨機製 243
參考文獻 244
第15章 不同植物油納米流體微量潤滑磨削不同工件材料工藝參數優化設計 246
15.1 引言 246
15.2 實驗部分 246
15.2.1 實驗設備與磨削參數 246
15.2.2 實驗材料 247
15.2.3 實驗設計 248
15.3 實驗結果分析與討論 249
15.3.1 信噪比分析 249
15.3.2 方差分析 255
15.3.3 驗證實驗 256
15.3.4 微觀結構和形貌分析 257
參考文獻 260
第16章 單顆磨粒磨削過程錶麵形貌建模與仿真 262
16.1 引言 262
16.2 工件錶麵坐標係的建立 264
16.3 單顆磨粒運動學模型 264
16.4 磨粒幾何模型
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