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磨合是摩擦副的表面性质由初始状态过渡到使用状态的过程,摩擦副的磨合质量直接影响着摩擦副的正常使用状态。摩擦振动是摩擦副磨合磨损过程中表面微凸体碰撞产生的一种物理现象,是摩擦学系统的输出特征之一,蕴含着反映摩擦副磨合磨损过程的摩擦学和动力学信息。因此,开展摩擦振动的研究可为磨合过程的摩擦学测试及摩擦学系统的状态辨识提供一种新思路,对摩擦副磨合磨损性能的描述和系统的摩擦学设计均有重要意义。为通过摩擦振动实现摩擦副磨合磨损过程中的摩擦学测试,本文以往复滑动摩擦副磨合磨损试验过程中的振动信号为研究对象,开展了摩擦振动检测和摩擦振动能量特征提取方法的研究,并通过不同条件的磨合磨损试验进行了摩擦振动检测及摩擦振动能量特征提取方法的验证。主要研究内容如下:1.根据摩擦振动的力学描述,切向和法向摩擦振动是由相同激励源同时激发的同源信号。本文通过往复滑动摩擦副磨合磨损试验对切向和法向摩擦振动的相关性进行了研究,结果表明切向和法向摩擦振动是强相关的同源信号。2.根据切向和法向摩擦振动的相关特性,应用谐波小波包变换和互相关理论,建立了摩擦振动的检测方法,并通过摩擦副磨合磨损试验进行了分析。结果表明:应用谐波小波包变换和互相关理论提取的切向和法向摩擦振动信号为强相关同源信号,呈现出明显的变化规律,其振幅与摩擦系数有一致的变化趋势,反映了摩擦副从磨合磨损到稳定磨损的变化过程。因此,谐波小波包变换和互相关理论相结合的方法可实现摩擦振动的提取与识别。3.为定量地揭示摩擦副磨合磨损过程的演化规律,本文通过向量合成方法对切向和法向摩擦振动信号进行合成,根据相空间重构理论,应用奇异值分解方法提取了反映合成摩擦振动吸引子相空间体积大小的能量特征参数K,并通过摩擦副磨合磨损试验分析了合成摩擦振动能量特征参数K的变化。结果表明:当摩擦副磨损剧烈时,合成摩擦振动吸引子相空间体积较大,能量特征参数K亦较大;反之亦然。因此,能量特征参数K反映了摩擦副磨合磨损过程中合成摩擦振动吸引子相空间体积的变化,定量地揭示了摩擦副磨合磨损过程的演化规律。4.为验证摩擦振动检测及能量特征提取方法,本文进行了不同载荷、不同滑动速度、不同初始表面粗糙度和不同摩擦副材料的磨合磨损试验,结果表明,试验条件不同,摩擦副的磨合磨损过程和磨合质量均不同,即摩擦副的磨合磨损性能不同,摩擦振动反映了不同试验条件下的摩擦副磨合磨损性能的变化:(1)各组磨合磨损试验中,提取的合成摩擦振动的振幅及能量特征参数K均与摩擦系数有一致的变化趋势,反映了摩擦副从磨合磨损到稳定磨损的变化过程;(2)不同试验条件下磨合后的摩擦副表面粗糙度越小,磨合质量越好,摩擦振动能量特征参数K越小,反之亦然,能量特征参数K反映了摩擦副的磨合质量变化。