摘要:山地城市地铁平纵曲线交叠区段钢轨波磨频发，钢轨打磨是一种常用的抑制钢轨波磨发展的手段，而确定钢轨波磨的打磨限值是关键。根据现场调研构建山地城市地铁平纵曲线交叠区段的车辆-轨道系统动力学模型，采用动力学分析研究波磨特性对轮轨动态响应的影响规律，从车辆运行安全性的角度提出钢轨波磨的安全限值；构建波长为50 mm典型波磨区段的轮轨系统有限元模型，采用瞬时动态分析研究轮轨摩擦耦合振动特性，从钢轨波磨发展趋势的角度提出钢轨波磨的打磨限值。动力学分析结果表明，山地城市地铁平纵曲线交叠区段钢轨波磨波长为30、40、50、60、70 mm时的波深安全限值分别为0.03、0.04、0.05、0.08、0.15 mm。轮轨摩擦耦合振动分析结果表明，轮轨系统摩擦耦合振动随着波深的增大而增大，控制波深打磨限值在0.02 mm以下能有效抑制轮轨摩擦耦合振动并延缓波磨发展。

摘要:以国内某地铁线路在冬季运行中出现异常磨耗的受电弓浸铜碳滑板为研究对象，借助多种微观测试手段，比较其表面形貌、微观组织、化学成分等与正常磨耗状态的碳滑板表面的差异，探究碳滑板出现异常磨耗的原因及机制。结果表明：与正常磨耗状态碳滑板相比，异常磨耗状态下碳滑板表面三维形貌崎岖且粗糙，其接触条件显著恶化，机械磨损、磨粒磨损、电弧烧蚀、材料转移等形式的磨损量均有增加；在进入秋冬季节后，碳滑板表面润滑条件发生改变、磨粒数量增加、直径增大、接触副温度上升，从而加剧了磨粒磨损和电弧烧蚀，造成碳滑板出现异常磨耗现象。对地铁运营过程进行跟踪监测后发现，碳滑板异常磨耗的出现与隧道内环境湿度的下降存在一定关联。

摘要:为改善摩擦组元SiO2颗粒与铜基体间界面结合性能，通过表面金属包覆处理的方式制备铜包覆SiO2。分别以铜包覆SiO2和普通SiO2颗粒作为摩擦组元之一，利用SPS烧结技术制备2种铜基粉末冶金摩擦材料。分析2种摩擦材料的微观组织、力学及物理性能，在MM1000-Ⅱ型惯性制动试验台上测试2种摩擦材料的制动摩擦磨损性能，并对2种摩擦材料的摩擦表面及其三维形貌特征、磨屑特征和摩擦表面物相进行微观分析，研究SiO2表面金属包覆处理对制动条件下铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：经铜包覆处理的SiO2与Cu基体间的界面结合性能明显改善，提高了材料的硬度、致密度及导热系数，特别是导热系数得到了显著提升；随着制动初速度的升高，2种摩擦材料的平均摩擦因数均呈现先上升后下降的趋势；在相同的制动条件下，与含普通SiO2材料相比，除了制动压力为0.8 MPa、制动初速度为100 km/h外，在其他各制动条件下含铜包覆SiO2材料具有较高的平均摩擦因数和较低的磨损率，且其摩擦表面更为平整；提高制动初速度均能够促进2种摩擦材料表面形成以氧化膜为主的摩擦膜，且含铜包覆SiO2材料的摩擦膜更均匀，因而保护作用更好，即磨损率低。

摘要:随着高速铁路运营里程的增大和运量的激增，钢轨磨耗成为不容小觑的问题，尤其在小半径曲线段钢轨磨耗更为复杂和严重。针对高速铁路小半径曲线段钢轨磨耗问题，利用SIMPACK多体动力学软件建立高速动车组车辆动力学模型，利用Archard磨耗模型计算钢轨磨耗深度，并分析不同运营工况、车轮磨耗状态及车辆一系悬挂参数和轨道参数对动车组车辆通过小半径曲线时钢轨磨耗的影响。仿真结果表明：动车组车辆以匀速、制动、牵引3种工况下通过曲线段时，制动工况下钢轨磨耗量最大，牵引工况下磨耗最小；车轮踏面磨耗加剧也会导致钢轨的磨耗量增大，而定期镟修车轮踏面可以减轻钢轨磨耗情况；车辆一系悬挂参数的变化对小半径曲线段钢轨磨耗的影响相对较小；为减小钢轨磨耗，宜采用较小的轨底坡和适当增加轨距，且曲线段超高设置不宜过大。

摘要:为了提高地铁车轮的服役性能，对车轮用CL60钢材料中Si、Mn、Cr等元素的质量分数进行重新设计和优化，研发新型CL60钢地铁车轮，通过GPM-60摩擦磨损试验机模拟轮轨磨损试验，研究原CL60钢车轮与新型CL60钢车轮在实验室条件下的磨损特性。基于赫兹模拟准则设计计算了模拟试验采用的轮轨试样尺寸、施加的载荷和转速；通过不同载荷工况下的摩擦磨损试验和轮轨材料微观组织分析，研究2种轮-轨试样的磨损量、磨损率、塑性变形及表面形貌的变化规律及特征，对新型CL60钢车轮的使用性能进行评价。结果表明：与原CL60钢车轮相比，在不同载荷下新型CL60钢车轮试样磨损量、轮-轨试样总磨损量、磨损率及摩擦表面塑性变形层厚度均大大降低，其抗磨损性能和塑性变形能力得到了改善。

摘要:为研究高温环境下螺栓连接结构松动行为，开展温度和横向振动载荷耦合作用下螺栓连接结构的松动行为及防护方法研究。利用光学显微镜、白光干涉三维形貌仪、扫描电子显微镜分析螺纹表面的损伤形貌，揭示其磨损机制；结合动力学响应分析，研究螺栓连接结构的松动行为。试验结果表明：随着温度的升高，螺栓连接结构因变形不一致导致构件之间的相对运动加剧，在相同横向交变位移载荷下，螺栓表面的磨损更加严重，螺栓连接结构松动程度增大；在室温条件下，DLC涂层螺栓/螺母和CrAlN涂层螺栓/螺母连接结构具有良好的防松性能。

摘要:为探究弓网系统受电弓滑板在不同电流、接触压力和滑动速度条件下的磨耗特性，开展弓网载流磨损实验，探讨不同工况下摩擦副的载流效率、电弧能量、摩擦因数和温度；分别使用金相显微镜与表面粗糙度仪对实验后的滑板磨损区域进行分块多次测量，使用一种基于Otsu大津算法的图像处理方法，将凹坑部分从形貌图像中提取并进行标记计算，统计分析不同工况下凹坑面积、数量和粗糙度参数（包括轮廓算术平均偏差和最大轮廓谷深）的变化情况。结果表明：随着电流的增大，凹坑面积和数量增加，粗糙度参数减小；随着接触压力的增大，凹坑面积减小，凹坑数量先减小后略有增大，粗糙度参数减小；随着滑动速度的增大，凹坑面积、数量和粗糙度参数都增大。

摘要:Ti3SiC2作为一种新型的金属陶瓷材料，具有良好的导热性、耐腐蚀性与高温抗氧化性。探究在动车组粉末冶金闸片中应用Ti3SiC2替代石墨作为润滑相对摩擦材料性能的影响。在粉末冶金闸片摩擦材料中加入不同含量的Ti3SiC2替代石墨，观察摩擦表面氧化膜的变化，分析Ti3SiC2加入量对摩擦材料力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明：随着Ti3SiC2替代石墨加入量的增加，摩擦材料的剪切强度逐渐提高，使用Ti3SiC2替代全部石墨（质量分数18%）时，剪切强度提高了6倍；在350 km/h高速制动时，摩擦表面形成了氧化膜，随着Ti3SiC2加入量的增加，氧化膜的覆盖面积不断增大并呈现连续分布状态；当Ti3SiC2质量分数大于9%后，在高速制动时摩擦材料的摩擦磨损量和摩擦因数明显降低，Ti3SiC2替代全部石墨后摩擦因数降低了36.8%，摩擦磨损量降低了67.5%。

摘要:水轮发电机组碳刷/集电环装置常因摩擦界面接触问题出现过热、打火等问题，而离子液体在载流情况下具有优异的润滑性能且不会破坏接触面之间的电连续性，可提高机组运行的安全性和可靠性。为进一步探讨离子液体作为碳刷/集电环组件润滑剂的适配性、可靠性以及相关作用机制，选择咪唑类、季膦类、功能化等三大类离子液体，对其载流摩擦条件下的摩擦学性能进行评价。结果表明：功能化离子液体润滑性能最佳，可以最大程度地降低摩擦因数和接触电阻，使其界面接触更加稳定；咪唑类离子液体烷基侧链的长度强烈影响载流界面的润滑性，烷基侧链较长的咪唑类离子液体的摩擦学性能更好；离子液体在载流摩擦条件下的载流和润滑性能与润滑剂的性质及其和磨损表面形成的双层保护复合膜有关，且引入特殊官能的功能化离子液体更易于吸附在碳刷表面形成牢固的润滑膜。研究结果为碳刷-集电环组件润滑介质的选取提供理论依据和技术指导。

摘要:大型船舶柴油机曲轴在螺旋桨轴向推力激励下，轴向运动较为明显。为探究轴向运动对于支撑曲轴的主轴承润滑的影响，以一船舶柴油机曲轴-轴承为研究对象，同时计入螺旋桨轴向激励和柴油机自身激励共同引起的轴向运动、微峰接触（干摩擦），建立船舶柴油机主轴承的混合润滑模型。运用有限元法计算曲轴轴向运动，结合动力学方法，通过求解计入轴向运动和表面粗糙的平均Reynolds方程获得油膜压力，基于Greenwood-Tripp接触理论获得表面微峰接触压力。结果表明：计入轴向运动后，轴承的油膜峰值压力和油膜摩擦功耗均降低，微峰接触峰值压力均增加，但8个轴承的微峰接触摩擦功耗则是有的增加、有的减少，且影响显著，原因较为复杂；计入轴向运动后，最小油膜厚度、端泄流量、轴颈中心轨迹等的变化相对较小。因此，为更加全面、更加准确地预测大型船舶柴油机主轴承的混合润滑，必须计入轴向运动的影响。

摘要:针对指尖密封提出泄漏流动和固体变形的三维双向耦合计算方法。该方法采用多孔介质模型计算密封片组泄漏流场，将流场计算得到的压力分布加载到有限元模型上进行密封的固体变形计算，再根据变形计算结果更新多孔介质模型参数，重新计算泄漏流动；如此重复，直至泄漏流动和固体变形计算均达到收敛。采用该计算方法，对不同压差下指尖密封的泄漏流动与固体变形进行计算。计算结果表明：流动与变形的耦合计算经过3次迭代达到收敛；指尖密封结构的压降、泄漏及变形主要发生在指尖靴区域，密封片组的最大变形主要取决于径向变形；当上下游压差从0.1 MPa增大至0.5 MPa，密封片的最大径向变形增大约2%，最大轴向变形增大约400%，泄漏量增大约130%。

摘要:箔片气体轴承微间隙内的流场常处于滑移区，甚至过渡区，会出现一些微观效应，其热特性的研究采用宏观方法已不再合适。为研究不同工况下动压气体轴承间隙热特性变化规律，基于格子Boltzmann方法建立包含黏性热耗散项的径向轴承间隙传热数值模型；采用总能形式的双分布函数热模型，通过有限差分离散将其应用到贴体网格中，同时引入速度滑移和温度阶跃边界条件，通过数值计算得到不同参数下的轴承间隙气膜温度分布，并分析了不同埃克特数（Ec）、偏心率和转速条件以及温度阶跃对黏性热耗散的影响。结果表明，当Ec数、偏心率和转速增大时，气膜最高温度增加，两侧的温度阶跃增加；温度阶跃效应的忽略均会导致黏性热耗散量不同程度的低估。

摘要:将全局网络重构的有限元方法与润滑条件下的数值计算模型相结合，分析油封在润滑条件下的磨损过程中，唇口轮廓、接触压力、最大接触压力、泵吸率和摩擦扭矩等密封性能参数的变化趋势。模拟结果表明：油封磨损可以分为2个阶段，第一阶段为初期磨损阶段，该阶段唇口的磨损速率较大，最大接触压力也呈现较大的下降趋势；第二阶段为稳定磨损阶段，该阶段磨损速率较小，磨损量也较小，最大接触压力变化趋势趋于平缓；唇口轮廓的磨损程度随着磨损时间的增加而逐渐趋于平缓，并且空气侧的磨损程度比油侧更为严重；泵吸率呈现出先下降后上升的变化趋势，说明磨损会导致的唇尖材料损失，会引起油封密封性能的不稳定；摩擦扭矩由于受磨损导致的径向力和润滑油剪切作用相互变化的叠加影响，呈现上升的趋势。

摘要:错位轴承比普通径向轴承表现出了更好的性能，因此对错位轴承的静态性能和动态性能的研究具有重要意义。推导了微极性润滑时错位圆和错位椭圆轴承的动静特性方程，采用有限差分法计算微极错位圆和错位椭圆的静特性，同时采用偏导数法计算其动特性，研究耦合数和特征长度对轴承性能的影响。结果表明：随耦合数增大，错位圆和错位椭圆轴承承载力和摩擦力增大、摩擦因数减小、刚度系数和阻尼系数绝对值增大，轴承稳定性提高；随特征长度增大，错位圆和错位椭圆轴承承载能力和摩擦力减小、摩擦因数先减小再增大、刚度系数和阻尼系数绝对值减小，轴承稳定性降低；相比于牛顿流体，微极流体的承载力更大，摩擦因数更小；微极流体会加大轴承的阻尼系数和刚度系数的绝对值，并且会提高轴承的稳定性；与错位圆轴承相比，错位椭圆轴承承载力大、摩擦力大但是摩擦因数小、稳定性更好。

摘要:基于螺栓预紧力公式推导管路连接结构扭拉关系公式，建立管路连接结构有限元模型，对复合管路连接结构扭矩与预紧力关系进行仿真求解和理论计算。所建立的管路连接结构仿真模型计算结果与理论公式计算结果相对误差较小，验证了有限元模型的有效性。在复合管路连接结构拧紧模型的基础上，研究安装角度偏差对拧紧过程和密封性能的影响规律。研究结果表明：存在角度偏差时拧紧过程分为非线性贴合阶段和线性拧紧阶段；随着角度偏差的增大密封环宽度不断减小，且大球头密封环宽度减小速度大于小球头；随着角度偏差的增大，复合管路连接结构预紧力不断降低，装配无法达到预期效果。

摘要:利用ABAQUS软件的Map Solution（MS）功能对2K型斯特封进行有限元仿真分析，该功能通过重启动分析和网格重构技术，解决了由网格畸变引起计算中断的问题，得到超高压工况下的收敛解。根据流体压力14、28、35、42、56 MPa下斯特封内、外行程的应力应变云图和密封面接触压力分布曲线，研究流体压力对密封件主应力、主应变和接触压力分布的影响规律；同时对比未使用MS功能的高压工况（35 MPa）下仿真结果，验证了MS功能分析网格大变形问题的可靠性。结果表明：在超高压工况下，斯特封的最大主应力集中分布于空气侧PTFE阶梯形环与活塞沟槽、缸筒的接触区域，最大主应变出现在PTFE阶梯形密封环的卸荷角处；随着油液压力的增加，接触压力分布曲线趋势发生明显变化，空气侧的接触压力梯度减小；在相同流体压力下，外行程时密封面接触宽度大于内行程的接触宽度。

摘要:为探究对离心空压机叶轮叶顶间隙处的流动特性与运行时叶片发生的耦合变形，基于流固耦合传热理论，建立叶轮内部流体力学与结构力学数值计算模型，综合考虑离心力、气动力和热应力3种载荷，分析不同叶顶间隙下叶顶处的应力和变形分布。仿真结果表明：叶顶间隙会产生入口分离涡和叶顶泄漏流，两者共同干扰主流区的流动，增加流动损失；在离心力、气压载荷和热载荷共同作用下，叶片最大变形发生在叶片叶顶弦长0.3左右处，吸力面比压力面的最大变形量大3.7%，随着叶高的降低，变形量逐渐减小；叶片叶顶前缘部分应力值较小，叶顶处压力面与吸力面的最大应力值不在同一轴向位置，随着间隙值的增大，顶部的应力值整体逐渐降低。通过流场和结构分析，确定最佳间隙，并对叶片进行线型优化，优化后叶片的气动性能与安全性得到显著提高。

摘要:为提高压气机级间篦齿密封封严性能，设计矩形开槽、梯形开槽、矩形挡环和梯形挡环4种衬套结构，数值研究不同压比和间隙下衬套结构对篦齿密封泄漏特性的影响，并与光滑衬套进行对比。结果表明：随压比增加，流体加速，密封泄漏量均增大，然而设置挡环衬套可直接阻碍壁面射流，其中梯形挡环可以引导射流回冲，加剧齿腔中湍流混乱程度，故泄漏量增速逐渐变缓；间隙相同时，挡环衬套密封效果最好，开槽衬套仅在最佳间隙值时才凸显其封严优势，而挡环衬套随间隙增加封严优势逐步放大。因此，高压比大间隙工况下，挡环衬套封严性能更好，其中梯形挡环更具优势。

摘要:建立具有中央凸起的点接触弹流润滑控制方程，并采用多重网格法及多重网格积分法进行数值求解；比较有凸起表面和光滑表面下的压力及膜厚曲线，讨论载荷及卷吸速度对压力分布及油膜形状的影响。结果表明：具有中央凸起时在接触中心附近，压力经历了急剧升高、骤然下降、再升高的一个波动过程；最小膜厚出现在接触中心，且接触中心前面产生了一个凹陷；增大卷吸速度或减小载荷都使得膜厚曲线整体升高，最小膜厚随着卷吸速度的增大而增大，载荷几乎不影响最小膜厚；载荷增大使得最大压力增大，但中心局部压力波动范围变化很小；增大卷吸速度使得最大压力和中心局部压力波动范围都减小。

摘要:位移阻抗性能直接反映了空气静压轴承对外动载荷的抵抗能力，在考虑自激振动削弱的动力学性能设计中应对其进行优化提升。为提升轴承的动力学性能，削弱气锤振动，针对气膜-被支承件系统的位移阻抗进行研究。采用数值仿真方法，引入动网格技术计算位移阻抗，明确多孔空气静压止推轴承的结构、运行参数对位移阻抗的影响机制；基于径向基神经网络模型建立以轴承参数表示的位移阻抗近似分析模型，并采用PARETO分析对比讨论轴承参数对位移阻抗的影响；建立优化设计数学模型，以削弱气锤振动为目的，在气锤振动的频率范围内与给定负载条件下针对位移阻抗进行优化。分析结果表明：由于挤压膜效应，外激励频率对于位移阻抗具有最大影响，位移阻抗随激励频率的增大而急剧增大，因此轴承对于高频外载荷具有较强的抵抗能力，需要着重提升低频激励下的位移阻抗性能；小孔直径、气膜厚度与供气压力对位移阻抗的影响大于气腔尺寸与小孔位置的影响。研究结果与优化建模流程可为轴承的工程设计提供参考。

摘要:目前对机械密封端面型槽多采用多段线拟合或者点拟合的方法来形成近似的螺旋线，模拟效率低且模拟结果准确性不高。提出准确性更高的、参数方程驱动的对数螺旋线型槽绘制方法，基于Visual Basic编程语言对SolidWorks软件进行二次开发，实现对扩压式自泵送机械密封动环端面及其流体计算域的参数化建模。研究表明：参数化所建模型，其密封端面结构及流体域参数可以便捷修改，型槽的绘制更加快速，绘制的槽线更加顺滑，更接近于真实型槽曲线；参数化建模结果能够导入ICEM等软件进行处理，为扩压式自泵送机械密封性能数值模拟效率的提升奠定了技术基础。

摘要:为了改善硬质合金刀具切削加工钛合金的摩擦磨损性能，从而减少钛合金加工中浓缩乳化切削液的用量，利用脉冲磁场对WC-6Co硬质合金进行强化处理，在不同配比切削液润滑下研究磁场处理对WC-6Co/钛合金的摩擦行为的影响。结果表明：磁场处理大幅提高了WC-6Co/钛合金的摩擦性能，且随着浓缩乳化切削液与水配比的降低，摩擦因数明显降低；脉冲磁场处理后，WC-6Co硬质合金/钛合金摩擦后的表面得到强化，黏结相Co的脱落减少。磁场处理后硬质合金磨损性能的改善，是脉冲磁场作用下Co相磁致伸缩对硬质合金的强化效果以及硬质合金剩磁对切削液中油滴吸附的耦合结果。

摘要:为了提高无石棉垫片的耐老化性能，在无石棉垫片配方中添加一定含量经羟基化改性后的多壁碳纳米管（MWCNTs-OH），通过抄取法制备无石棉垫片试样。通过人工老化试验，测试老化前后垫片的压缩率、回弹率及拉伸强度性能，探讨羟基化多壁碳纳米管对无石棉垫片耐老化性能的影响。结果表明：在无石棉垫片配方中加入羟基化多壁碳纳米管可降低垫片试样老化前后的压缩率、回弹率及拉伸强度的变化量；随羟基化多壁碳纳米管质量分数的增大，垫片老化前后各性能变化先降低后增大，当羟基化多壁碳纳米管质量分数为1.2%时，对无石棉垫片的耐老化性提升最明显，且对力学性能有增强作用。

摘要:销-盘摩擦试验机是摩擦学领域的标准摩擦实验设备，但是面对热成形过程中的摩擦过程，销-盘摩擦试验机中的往复摩擦引起磨屑在轨道内快速堆积，与热成形实际工况并不一致。提出一种新的高温滑移摩擦试验机设计方案，该方案控制模具钢销在板料滑条上单向长距离滑移，用以实现对连续热成形摩擦过程的模拟。通过分析销-盘摩擦试验机和高温滑移摩擦试验机的实验结果，发现后者的实验过程更接近热成形的实际工况，利于展开对摩擦磨损机制的定性定量分析。

摘要:在高速工况下，搅油损失在总功率损失中占很大比重，研究齿轮搅油功率损失对于提高传动效率具有重要意义。提出一种基于流体动力学的能够计算斜齿轮副搅油功率损失的计算模型，该模型采用将斜齿轮沿接触线划分为若干个薄直齿轮的方法计算斜齿轮副的搅油损失；将齿轮副搅油功率损失分为周面搅油功率损失、端面搅油功率损失以及啮合区挤压功率损失三部分，分析浸油深度、转速、螺旋角、齿宽、模数对搅油损失的影响以及各部分搅油损失占总搅油损失的比重。结果表明：搅油损失随着浸油深度、转速、螺旋角、齿宽、模数的增大而增大，其中转速、齿宽和模数对搅油损失的影响较大，浸油深度和螺旋角对搅油损失的影响较小；啮合区挤压功率损失在整个搅油功率损失中占最大比重。

摘要:为研究热塑性聚氨酯弹性体（TPU）材料软段对液压油缸密封性能的影响，以聚己二酸丁二醇酯二醇（PBA）、聚碳酸酯二醇（PCDL）、聚己内酯二醇（PCL）、聚四氢呋喃醚二醇（PTMEG）、二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯（MDI）和对苯二酚二羟乙基醚（HQEE）为原料合成一系列热塑性聚氨酯弹性体材料。研究软段类型对TPU材料物理机械性能、摩擦磨损性能、液压油老化性能和密封性能的影响。结果表明：4种软段合成的TPU材料均具有较好的物理力学性能；PBA型TPU材料的耐磨性最好，在液压油润滑条件下的4种软段合成的TPU材料的摩擦因数均为0.05，具有较低的摩擦因数；PCDL型软段合成的TPU材料对液压油介质的耐受性最好，密封性能最佳。PCDL型TPU材料是用于制造液压油缸密封件的理想材料。

摘要:对机械密封状态监测和故障诊断的整体过程和方法进行系统阐述，从信号获取、降噪和重构、特征提取、模式识别以及寿命预测5个方面，综述机械密封状态监测与故障诊断技术的研究进展，并分析存在的问题；展望机械密封智能化的未来发展方向。