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内容简介

《纳米流体微量润滑磨削理论与关键技术》是以纳米流体微量润滑磨削理论、关键技术研发与应用为主线，汇集了著者多年来从事微量润滑磨削绿色制造工艺的新研究成果，在《中国制造2025》及绿色制造国际大趋势的背景下，结合国内外先进制造工艺技术的新发展趋势，在国家自然科学基金(51175276，51575290)及山东省自然科学基金项目的支持下开展的研究工作。《纳米流体微量润滑磨削理论与关键技术》主要包括微量润滑磨削的国内外研究现状及难题描述、纳米粒子强化换热机理及纳米流体对磨削区的热力学作用规律、纳米流体微量润滑磨削机理及砂轮/工件界面摩擦学特性、纳米流体微量润滑磨削表面形貌机理研究等内容。

目录

目录
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.1.1 浇注式磨削加工 1
1.1.2 干式磨削加工 3
1.1.3 低温冷却磨削加工 4
1.1.4 微量润滑磨削加工 4
1.1.5 纳米流体微量润滑磨削加工 5
1.1.6 纳米流体的强化换热与摩擦学性能 5
1.2 研究意义 7
1.3 国内外研究现状分析 7
1.3.1 国内研究现状 7
1.3.2 国外研究现状 9
1.4 研究特色及难题描述 10
1.4.1 研究特色 10
1.4.2 难题的描述与说明 11
参考文献 12
第2章 纳米流体微量润滑强化换热机理 17
2.1 引言 17
2.2 纳米流体的制备 17
2.2.1 单步法制备纳米流体 17
2.2.2 两步法制备纳米流体 18
2.2.3 纳米流体的分散技术 19
2.3 纳米流体的特征 20
2.3.1 纳米流体的组织结构 21
2.3.2 纳米流体的导热系数 23
2.3.3 纳米流体导热系数的影响因素 24
2.4 纳米流体流动和能量传递机理 26
2.4.1 纳米流体的流动与传热实验分析 26
2.4.2 纳米流体自然对流分析 27
2.4.3 纳米流体沸腾换热特性分析 28
2.5 其他纳米流体制备方法 29
参考文献 30
第3章 纳米流体微量润滑磨削加工机理 32
3.1 引言 32
3.2 磨粒切削刃的磨削模型 33
3.3 磨削性能评价参数 35
3.3.1 磨削接触弧长 35
3.3.2 有效磨刃数 36
3.3.3 未变形磨屑厚度 37
3.3.4 磨削力 39
3.3.5 比磨削能 41
3.3.6 磨削热 41
3.3.7 磨削热源模型 43
3.3.8 磨削温度的测量方法 47
3.3.9 工件表面完整性 49
3.3.10 砂轮磨损和磨屑形成 51
参考文献 52
第4章 纳米流体微量润滑磨削的热传递机理 54
4.1 引言 54
4.2 磨削温度场传热模型 54
4.2.1 瞬时点热源传热模型 54
4.2.2 瞬时线热源传热模型 55
4.2.3 瞬时面热源传热模型 56
4.3 磨削边界条件 57
4.3.1 边界条件 57
4.3.2 对流换热 58
4.4 数值分析模型 60
4.4.1 控制方程 61
4.4.2 边界条件 62
4.4.3 对流换热模型 62
4.5 磨削热分配 65
4.5.1 热量分配 65
4.5.2 能量比例系数 66
参考文献 68
第5章 纳米流体微量润滑平面磨削镍基合金温度场有限元分析 69
5.1 引言 69
5.2 磨削温度场有限元仿真模型的建立 69
5.2.1 工件材料属性 69
5.2.2 分析步的确定 71
5.2.3 边界条件 71
5.2.4 加载载荷 72
5.2.5 有限元网格划分 73
5.3 平面磨削温度场仿真温度结果分析 74
5.3.1 磨削运动方向温度解析 74
5.3.2 磨削深度方向温度解析 77
5.3.3 磨削宽度方向温度解析 79
5.4 对流换热对磨削温度场的影响 80
5.4.1 冷却润滑方式对磨削温度场的影响 80
5.4.2 纳米流体微量润滑对磨削温度场的影响 85
参考文献 88
第6章 不同冷却润滑方式微量润滑平面磨削的实验研究 91
6.1 引言 91
6.2 实验设备与材料 91
6.2.1 实验设备 91
6.2.2 实验材料 92
6.3 实验方案 94
6.4 实验测量 96
6.5 实验结果分析 98
6.5.1 冷却润滑方式对冷却润滑效果的影响 99
6.5.2 纳米流体微量润滑对冷却润滑效果的影响 104
6.5.3 纳米粒子体积浓度对冷却润滑效果的影响 108
参考文献 113
第7章 不同植物油微量润滑磨削温度和能量比例系数实验研究 115
7.1 引言 115
7.2 实验设计 115
7.2.1 实验设备 115
7.2.2 实验材料 117
7.2.3 实验方案 119
7.3 实验结果分析 120
7.3.1 磨削力 120
7.3.2 磨削温度 121
7.3.3 传入工件的能量比例系数 123
7.4 分析讨论 123
7.4.1 磨削力 123
7.4.2 磨削温度 126
7.4.3 传入工件的能量比例系数 128
参考文献 128
第8章 不同纳米流体微量润滑冷却磨削的换热性能实验研究 130
8.1 引言 130
8.2 实验设计 130
8.2.1 工件材料 130
8.2.2 纳米流体 130
8.2.3 实验方案 131
8.3 实验结果分析 132
8.3.1 磨削力比率 132
8.3.2 磨削温度 134
8.3.3 传入工件的能量比例系数 135
8.4 分析讨论 136
8.4.1 纳米粒子导热系数对换热性能的影响 136
8.4.2 纳米流体黏度对换热性能的影响 137
8.4.3 纳米流体接触角的影响 140
8.4.4 纳米流体表面张力的影响 142参考文献 142
第9章 不同浓度纳米流体物理特性对磨削温度影响的实验研究 145
9.1 引言 145
9.2 实验设计 145
9.2.1 实验材料 145
9.2.2 实验方案 147
9.3 实验结果分析 147
9.3.1 磨削力 147
9.3.2 磨削温度 149
9.3.3 传入工件的能量比例系数 151
9.4 分析讨论 151
9.4.1 纳米流体黏度的影响 151
9.4.2 纳米流体导热系数的影响 155
9.4.3 纳米流体接触角的影响 159
参考文献 161
第10章 不同工件材料微量润滑磨削温度研究 164
10.1 引言 164
10.2 实验设计 164
10.2.1 工件材料 164
10.2.2 纳米流体 164
10.2.3 实验方案 165
10.3 实验结果分析 166
10.3.1 比磨削力 166
10.3.2 实验磨削温度 167
10.4 仿真结果 168
10.4.1 仿真相图 169
10.4.2 工件表面温升 170
10.4.3 仿真磨削温度 171
10.5 实验与仿真结果比较 172
10.5.1 磨削温度曲线 172
10.5.2 磨削温度比较 173
10.6 分析讨论 173
10.6.1 工件材料属性分析 173
10.6.2 纳米流体换热状态分析 176
参考文献 179
第11章 植物油微量润滑磨削砂轮/工件界面润滑性能实验研究 181
11.1 引言 181
11.2 实验部分 181
11.2.1 实验设备与磨削参数 181
11.2.2 实验材料 185
11.2.3 实验设计 186
11.3 实验结果 187
11.3.1 摩擦系数 188
11.3.2 比磨削能 189
11.3.3 磨削 G比率 189
11.4 实验结果分析与讨论 190
11.4.1 植物油微量润滑与浇注式润滑性能比较 190
11.4.2 植物油分子结构对润滑性能的影响 192
11.4.3 植物油成分对润滑性能的影响 193
11.4.4 植物油黏度对润滑性能的影响 194
11.4.5 工件表面形貌和表面粗糙度 196
参考文献 197
第12章 纳米流体微量润滑磨削砂轮/工件界面润滑性能实验研究 199
12.1 引言 199
12.2 实验部分 199
12.2.1 实验设备与磨削参数 199
12.2.2 实验材料 200
12.2.3 实验设计 201
12.3 实验结果 201
12.3.1 比滑动磨削力 201
12.3.2 滑动摩擦系数 203
12.3.3 比滑动磨削能 203
12.3.4 磨削G比率 204
12.4 实验结果分析与讨论 205
12.4.1 三种润滑条件下润滑性能比较 205
12.4.2 纳米粒子物理性质对润滑性能的影响 206
12.4.3 纳米流体的黏度对润滑性能的影响 209
12.4.4 金刚石纳米流体润滑性能的分析 210
12.4.5 工件表面粗糙度和表面形貌 211
参考文献 214
第13章 纳米流体在摩擦磨损和磨削加工中的摩擦学性能对比研究 216
13.1 引言 216
13.2 实验部分 216
13.2.1 实验设备与实验参数 216
13.2.2 实验材料 217
13.2.3 实验设计 218
13.3 实验结果与分析 218
13.3.1 摩擦学实验结果 218
13.3.2 磨损表面形貌分析和摩擦膜的形成 221
13.3.3 摩擦磨损实验与磨削实验的比较 226
参考文献 228
第14章 不同浓度Al2O3纳米流体微量润滑磨削砂轮/工件界面摩擦学性能实验研究 230
14.1 引言 230
14.2 实验部分 230
14.2.1 实验设备与磨削参数 230
14.2.2 实验材料 230
14.2.3 实验设计 231
14.3 实验结果分析与讨论 232
14.3.1 宏观磨削性能参数 232
14.3.2 表面微观特性与形貌分析 234
14.3.3 动态黏度和接触角的影响 239
14.3.4 Al2O3纳米粒子减摩抗磨机制 243
参考文献 244
第15章 不同植物油纳米流体微量润滑磨削不同工件材料工艺参数优化设计 246
15.1 引言 246
15.2 实验部分 246
15.2.1 实验设备与磨削参数 246
15.2.2 实验材料 247
15.2.3 实验设计 248
15.3 实验结果分析与讨论 249
15.3.1 信噪比分析 249
15.3.2 方差分析 255
15.3.3 验证实验 256
15.3.4 微观结构和形貌分析 257
参考文献 260
第16章 单颗磨粒磨削过程表面形貌建模与仿真 262
16.1 引言 262
16.2 工件表面坐标系的建立 264
16.3 单颗磨粒运动学模型 264
16.4 磨粒几何模型

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