机械专业硕士开题报告ppt课件.ppt

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1、自由式磨料磨损下的凸包和棱纹形仿生自由式磨料磨损下的凸包和棱纹形仿生表面的摩擦学行为表面的摩擦学行为专业：农业机械化工程硕士论文开题硕士论文开题报告报告内容提要内容提要l选题的意义选题的意义l国内外发展现状国内外发展现状l本课题的研究内容本课题的研究内容l拟采取的技术路线和实施方案拟采取的技术路线和实施方案l预期结果预期结果l工作计划工作计划选题意义l磨损是造成材料和能源损失的主要原因磨损是造成材料和能源损失的主要原因 l磨损造成巨大的经济损失磨损造成巨大的经济损失选题意义l磨损的分类方式及标准磨损的分类方式及标准滑动磨损、滚动磨损、微动磨损、冲击磨损。滑动磨损、滚动磨损、微动磨损、冲击磨损。

2、 l自由式磨料磨损自由式磨料磨损自由式磨料磨损是发生在许多设备和机械部件上自由式磨料磨损是发生在许多设备和机械部件上 的一种磨损形式。的一种磨损形式。 l本课题所选的生物模型本课题所选的生物模型水生软体动物蛤蜊的壳和土壤动物穿山甲鳞片。水生软体动物蛤蜊的壳和土壤动物穿山甲鳞片。国内外发展现状国内外发展现状l 磨料磨损研究现状磨料磨损研究现状 1.材料自身特性磨损的研究主要针对金属及其合材料自身特性磨损的研究主要针对金属及其合金、陶瓷、聚合物、复合材料等探索其耐磨的金、陶瓷、聚合物、复合材料等探索其耐磨的机理。机理。2.几何结构表面的研究主要是着眼于表面的几何几何结构表面的研究主要是着眼于表面的

3、几何形态。形态。3.目前，磨料磨损研究所取得的成果。目前，磨料磨损研究所取得的成果。国内外发展现状国内外发展现状l仿生摩擦学研究现状仿生摩擦学研究现状 仿生学是模仿生物系统的结构、形体、功能仿生学是模仿生物系统的结构、形体、功能原理来设计新技术系统的科学。原理来设计新技术系统的科学。 1.基于鲨鱼皮表面的仿生研究基于鲨鱼皮表面的仿生研究2.基于猫的爪垫结构的仿生应用基于猫的爪垫结构的仿生应用3.基于沙漠中的蛇的运动机理的研究基于沙漠中的蛇的运动机理的研究本课题研究的内容本课题研究的内容l 实现从生物几何结构表面经仿生、优化设计到实现从生物几何结构表面经仿生、优化设计到仿生耐磨几何结构表面的转化

4、。仿生耐磨几何结构表面的转化。l 对两种不同结构（凸包形和棱纹形）形态的仿对两种不同结构（凸包形和棱纹形）形态的仿生结构表面进行磨料磨损试验，探索其自由式生结构表面进行磨料磨损试验，探索其自由式磨料磨损机理。磨料磨损机理。 拟采取的技术路线和实施方案拟采取的技术路线和实施方案耐磨生物耐磨生物样品采集样品采集耐磨生物样品表耐磨生物样品表面几何信息采集面几何信息采集耐磨生物表面形耐磨生物表面形状优化及耐磨生状优化及耐磨生物表面设计制作物表面设计制作磨料磨损试验方磨料磨损试验方案的设计案的设计磨料磨损磨料磨损试验试验得出结论得出结论耐磨生物表耐磨生物表面的确定面的确定经查阅国内外相关领域的发展现状及

5、所采取的技术路经查阅国内外相关领域的发展现状及所采取的技术路线，结合本课题的自身特点，并比较择优，最终确定本线，结合本课题的自身特点，并比较择优，最终确定本课题的技术路线如下：课题的技术路线如下： 拟采取的技术路线和实施方案拟采取的技术路线和实施方案l 耐磨生物表面的确定耐磨生物表面的确定l 穿山甲鳞片穿山甲鳞片穿山甲全身除腹部外均披穿山甲全身除腹部外均披覆角质瓦状鳞片，每个鳞片覆角质瓦状鳞片，每个鳞片的基部都被前排鳞片的末端的基部都被前排鳞片的末端所覆盖所覆盖 。其鳞片外表面有呈。其鳞片外表面有呈扇形分布的扇形分布的棱纹结构棱纹结构，使其，使其具有良好的耐磨性具有良好的耐磨性 。图1穿山甲鳞

6、片拟采取的技术路线和实施方案拟采取的技术路线和实施方案l 耐磨生物表面的确定耐磨生物表面的确定l 蛤蜊的壳蛤蜊的壳 蛤蜊壳的表面在天然蛤蜊壳的表面在天然条件下，长期承受着水砂条件下，长期承受着水砂的自由式磨料磨损作用，的自由式磨料磨损作用，在磨损过程中，其体表呈在磨损过程中，其体表呈现出优良的耐磨性能。现出优良的耐磨性能。 图2蛤蜊的壳拟采取的技术路线和实施方案拟采取的技术路线和实施方案l 耐磨生物样品表面几何信息采集耐磨生物样品表面几何信息采集 本试验利用逆向工程方法来处理，主要操作步骤如下本试验利用逆向工程方法来处理，主要操作步骤如下 ：标本体表的清理标本体表的清理和着色处理和着色处理得出

7、生物体表局得出生物体表局部数学模型部数学模型坐标数值的统坐标数值的统计分析计分析(Matlab)CAD软件对点云的软件对点云的坐标提取坐标提取三维激光数据三维激光数据点云提取点云提取Imageware软件局软件局部截取点云并处理部截取点云并处理成型：在成型：在JFY50型热压型热压试验机上模压成型。试验机上模压成型。搅拌：用搅拌：用DH14S型搅拌型搅拌机将原料搅拌均匀机将原料搅拌均匀l 试验样品制备的工艺过程试验样品制备的工艺过程 本试验磨损表面的材料为本试验磨损表面的材料为:酚醛树脂酚醛树脂+轻质碳酸钙轻质碳酸钙拟采取的技术路线和实施方案拟采取的技术路线和实施方案干燥：对填料（轻质干燥：对

8、填料（轻质碳酸钙）进行干燥碳酸钙）进行干燥称量：用天平称取酚醛称量：用天平称取酚醛树脂和轻质碳酸钙树脂和轻质碳酸钙拟采取的技术路线和实施方案拟采取的技术路线和实施方案l耐磨表面的优化设计及其制作耐磨表面的优化设计及其制作1.表面的优化设计表面的优化设计根据生物体表局部数学模型，优化设计根据生物体表局部数学模型，优化设计出两种形态表面，即棱纹形（三种分布态）出两种形态表面，即棱纹形（三种分布态）和凸包形（三种分布形态）的试验样品表面和凸包形（三种分布形态）的试验样品表面如下图：如下图：拟采取的技术路线和实施方案拟采取的技术路线和实施方案 形形 形形 形形棱纹形表面形态棱纹形表面形态拟采取的技术路

9、线和实施方案拟采取的技术路线和实施方案 形形 形形 形形凸包形表面形态凸包形表面形态拟采取的技术路线和实施方案拟采取的技术路线和实施方案优化设计对应设计三种凸包形表面对应设计三种棱纹形表面穿山甲鳞片表面局部数学模型酚醛树脂轻质碳酸钙试样模具的设计易磨材料的选择压制试样蛤蜊的壳整体数学模型耐磨表面的优化设计及其制作耐磨表面的优化设计及其制作2.耐磨表面的设计制备（如下图）：耐磨表面的设计制备（如下图）：拟采取的技术路线和实施方案拟采取的技术路线和实施方案l 耐磨表面的试验方案设计耐磨表面的试验方案设计因素因素水平水平 A B C D试样形式分布试样形式分布 磨料尺寸磨料尺寸/mm 滑动速度滑动速

10、度/m/s 含水量含水量/ wt% 1 23 0.104-0.214 1.68 2 0.214-0.420 2.35 5 0.420-0.840 3.02 8 因素水平表：因素水平表：拟采取的技术路线和实施方案拟采取的技术路线和实施方案l 耐磨表面的试验方案设计耐磨表面的试验方案设计 列号列号试验号试验号1()1()1(0.104-0.214)1(0.104-0.214)1(1.68)1(1.68)1(2)1(2)1 12(0.214-0.420)2(0.214-0.420)2(2.35)2(2.35)2(5)2(5)1 13(0.420-0.840)3(0.420-0.840)3(3.02)

11、3(3.02)3(8)3(8)2()2()1 12 23 32 22 23 31 12 23 31 12 23()3()1 13 32 23 32 21 13 33 33 32 21 11234试样形式分布磨料尺寸试样形式分布磨料尺寸/mm滑动速度滑动速度/m/s 含水量含水量/ wt% 123456789试验方案及结果分析试验方案及结果分析磨损率磨损率试验设备试验设备JFY50型热压试验机型热压试验机 用于本试验的试验样品的热压成型。用于本试验的试验样品的热压成型。JMM型转盘式磨料磨损试验机型转盘式磨料磨损试验机用于本试验的磨料磨损试验，并得到用于本试验的磨料磨损试验，并得到具有表面磨损特

12、征的磨损试样。具有表面磨损特征的磨损试样。LSV50型三维激光扫描系统型三维激光扫描系统用于本试验磨损表面的三维激光扫描，用于本试验磨损表面的三维激光扫描，并获得点云数据。并获得点云数据。预期结果预期结果l 实现从生物耐磨几何结构表面向仿生耐磨几何结实现从生物耐磨几何结构表面向仿生耐磨几何结构表面的转化，并建立起耐磨几何结构表面的优构表面的转化，并建立起耐磨几何结构表面的优化设计方法。化设计方法。 l 揭示出两种不同形态（凸包形和棱纹形）的仿生揭示出两种不同形态（凸包形和棱纹形）的仿生耐磨几何结构表面对耐磨性的影响机理及其规律。耐磨几何结构表面对耐磨性的影响机理及其规律。为仿生耐磨几何结构表面的优化设计提供理论和为仿生耐磨几何结构表面的优化设计提供理论和技术依据。技术依据。 工作计划工作计划时间时间工作内容工作内容2007.32007.5 完成文献资料的检索、阅读和整理完成文献资料的检索、阅读和整理工作，撰写并完成开题报告及文件工作，撰写并完成开题报告及文件综述部分的内容；综述部分的内容；2007.62007.7完成生物信息的采集完成生物信息的采集2007.82007.10生物信息的转化、磨损试验生物信息的转化、磨损试验2007.112008.1数据处理、分析数据处理、分析2008.12008.4撰写论文撰写论文