磁场作用下有机—金属摩擦副的制动摩擦学行为与机理研究

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1、硕士学位论文磁场作用下有机-金属摩擦副的制动摩擦学行为与机理研究TribologicalBehaviorsandMechanismsofanOrganic-MetalFrictionPairBrakinginMagneticField作者：卢立建导师：鲍久圣副教授中国矿业大学二○一五年四月中图分类号TH117.1/TP183学校代码10290UDC62-7密级公开中国矿业大学硕士学位论文磁场作用下有机-金属摩擦副的制动摩擦学行为与机理研究TribologicalBehaviorsandMechanismsofanOrganic-Metal

2、FrictionPairBrakinginMagneticField作者卢立建导师鲍久圣申请学位工学硕士培养单位机电工程学院学科专业机械设计及理论研究方向摩擦学理论及应用答辩委员会主席朱华评阅人二○一五年四月论文审阅认定书研究生卢立建在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢本论文是在导师鲍久圣副教授的悉心指导下完成的。从论文选题、研

3、究方案制定、试验结果分析、论文内容格式修改到最终定稿，都凝聚了导师的心血和智慧。导师严谨的治学态度、敏锐的学术洞察力、渊博的学识、勤奋的工作态度，一直激励着我不断进步。无论在生活、学习还是为人处事，导师都给予了热切的关怀和指导。在这三年中，我学到了宽广、扎实的专业知识，学到了严谨、条理的写作表达，学会了细致、执着的工作态度。在此向导师表示最诚挚的敬意和衷心的感谢。非常感谢实验室的师弟师妹们在学习和生活上提供的帮助，感谢张成军、刘金革、胡东阳在制动试验数据处理及摩擦学机理分析方面提供的帮助，感谢李增松在制动试验台测控系统改造上提供的帮助，感

4、谢纪洋洋、杨帅、刘阳、韩培欣在论文撰写中提供的帮助。由衷感谢兰州化学物理研究所的赵家政研究员在电镜分析、成分分析方面热情细致的讲解，老先生渊博的学术知识、热情的待人处事给我很深的印象。另外感谢孙佳胜、陈楠轩等同学在信号测试分析、小波分析、摩擦学原理方面无私的帮助。特别感谢我的家人在生活和学习上的支持和鼓励，他们的支持和肯定给予了我极大地精神动力。本文的研究工作得到了清华大学摩擦学国家重点实验室开放基金（编号：SKLTKF13B09）和中国矿业大学青年科技基金（编号：2011QNA09）的资助，在此特致谢意！最后，衷心感谢参与评阅论文和答辩

5、的老师和专家！摘要摩擦制动器是交通车辆和工业设备正常运行的重要安全保障装置，制动器的摩擦学行为直接影响设备的可靠运行。制动器摩擦学行为受到多种因素的影响，表现出复杂的变化规律。长期以来，研究不同因素对制动副摩擦学行为的影响规律一直是摩擦学研究的重点。然而，在众多的影响因素中，磁场对制动副摩擦学行为的影响却并没有得到应有的重视。实际上，由于许多工业设备制动器经常运行在电磁环境中，制动器摩擦学行为必将受到磁场的影响。因此，研究磁场作用下摩擦副的制动摩擦学行为及机理，对于拓展摩擦学内涵、指导制动器应用具有重要的理论价值和现实意义。本文以实际应用

6、最为广泛的制动摩擦副——有机-金属摩擦副为研究对象，通过摩擦学试验研究了磁场对摩擦副制动摩擦学行为的影响规律及机理。首先，为了开展制动摩擦副磁场摩擦学试验，以X-DM型块-盘式摩擦试验机结构为基础，对摩擦副磁路结构进行理论分析、结构优化及有限元仿真，并对试验机测控系统的硬件和软件进行升级改造，构建了制动摩擦副磁场摩擦学试验装置。其次，基于小波分析对摩擦副制动摩擦过程进行分段研究，提取制动过程中摩擦、磨损和温度特征参数，实现了对制动过程动态摩擦学特征的客观表征。再次，在不同磁场条件下开展制动摩擦试验，试验研究了磁场作用下的有机-金属摩擦副的

7、制动摩擦学行为。最后，通过电镜、能谱分析等微观分析手段，结合摩擦学理论和摩擦学试验结果，揭示了磁场对制动摩擦副摩擦学行为的影响机理。研究结果表明，本文改造设计的制动摩擦学试验装置能够真实、可靠模拟制动过程；提取的特征参数能够全面、准确表征制动过程；制动摩擦学试验结果能够真实反映磁场对摩擦副制动摩擦学行为的影响作用；制动副摩擦表面微观分析能够充分、全面解释磁场对摩擦副制动摩擦学的影响机理。该论文有图57幅，表7个，参考文献95篇。关键词：摩擦磨损；磁场；有机-金属摩擦副；制动器；试验装置IAbstractBrakesareappliedwi

8、delyasthesafetyprotectiondeviceinequipmentoftransportationandindustry.Theoperationreliabilityofe