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滑动结合面常常是机床整个刚度链中的最薄弱环节之一,因此导轨的力学特性直接影响机床整机的动态性能。课题组在结合面方面雄厚的研究基础上,在多孔介质已成功应用于自润滑轴承的启发下,创造性地提出采用铁基多孔含油金属材料为结合面材料研制铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨,并对其一些重要的性能进行了理论和实验研究。在以高档数控机床等基础装备和国民经济相关行业所需重大专用装备为重点的发展思路的大背景下,提出用新型功能材料来实现高刚度高阻尼的滑动导轨,对提高机床的加工精度、抑制机床振动与噪声、降低机床故障发生率和提高机床的工作效率等方面具有重要的意义。本文以机床动力学、接触力学、分形理论、渗流力学等相关知识为基础,从多孔含油金属材料固定结合面的基础研究开始,围绕着多孔金属材料内部润滑油的渗出机理,结合面间油膜的挤压特性,多孔含油材料结合面的建模及仿真,多孔含油材料固定结合面参数识别,铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨及其实验台的研制,铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨特性实验,滑块型滑动导轨的导向精度分析,滑动结合面对机床整机动态性能的影响等关键问题逐步展开研究。论文的主要内容包括以下几个方面:(1)通过对粗糙表面的数学分形描述、流体在多孔金属材料内部的流动分析、结合面狭缝间流体的特性、基于等效单自由度解耦的通用结合面单位面积参数识别等各方面总结与研究,为后续铁基多孔含油材料滑动导轨的研究及滑动导轨性能测试提供理论基础和实验研究手段。(2)采用分形理论和边界润滑的平均流动广义雷诺方程,推导了多孔含油材料结合面法向刚度和阻尼的分析模型。并通过模型对结合面固体接触刚度、液体接触刚度、结合面综合接触阻尼进行了定性仿真分析。分析结果显示,铁基多孔含油材料结合面能够较大幅度地提高结合面的刚度和阻尼特性。这为铁基多孔含油材料滑动导轨的研究提供了重要的理论依据和支撑。(3)通过基于等效单自由度解耦的通用结合面单位面积参数识别方法进行了铁基多孔含油材料固定结合面动态特性的实验研究。完成了固定结合面单位面积参数识别的实验装置设计和制造;开发并完善了基于Labview开发平台的正弦扫频激励的频响函数测量系统;利用此系统对铁基多孔含油材料固定结合面进行了前期实验研究,这也为铁基多孔含油材料滑动导轨的研究提供了重要的实验依据。(4)在前期的研究基础上,完成了铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨以及其实验台的设计和制造,并进行了所设计滑动导轨动、静状态下的刚度和阻尼参数识别实验,低速平稳性实验等关键性实验研究。这方面的研究使得铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨向实际应用又迈进了一步。(5)进行了铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨的具体应用研究方面工作,给出了该类型导轨应用中的几种截面形状以及侧向间隙调整措施。并对滑块型滑动导轨的导向精度进行了建模与仿真分析,提出了滑块型滑动导轨与整体式滑动导轨相比,在导向精度方面的特点,并给出了滑块型动导轨滑块间距的一个确定原则。最后通过实例分析,表述了铁基多孔含油材料滑动导轨在提高机床整机动态性能方面的优势。论文整体从实际应用出发,开展铁基多孔含油金属材料滑块型滑动导轨的关键技术研究。在铁基多孔含油材料结合面的建模与分析、铁基多孔含油材料固定与滑动结合面参数识别,铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨的关键性实验、滑块型滑动导轨导向精度建模与分析等方面取得了阶段性成果。