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第1章 高效重载滑动螺旋副构想1

1.1 数控重载驱动与新型滑动螺旋副1

1.1.1 成形装备的新发展——伺服压力机1

1.1.2 数控重载驱动技术2

1.1.3 螺旋传动在伺服压力机中的地位及存在的问题5

1.1.4 新型高效、重载、精密滑动螺旋副的构想及开发关键6

1.2 重载传动件摩擦学性能改善途径7

1.2.1 金属背衬自润滑层材料与工艺7

1.2.2 自润滑材料整体成形10

1.2.3 边界润滑摩擦面固体润滑涂层技术现状11

1.3 环氧润滑耐磨涂层摩擦学性能影响因素与发展12

1.3.1 涂层摩擦学性能影响因素13

1.3.2 环氧润滑耐磨涂层有待解决的问题14

1.3.3 织物增强的树脂基衬层15

1.4 碳织物增强聚合物基自润滑材料摩擦学研究现状与发展16

1.4.1 聚合物基体17

1.4.2 组分改性19

1.4.3 碳织物增强工艺及其对材料摩擦磨损性能的影响21

1.4.4 摩擦磨损机理22

第2章 螺旋传动效率与载荷分析25

2.1 高效、重载、精密螺旋副实现途径分析25

2.1.1 螺旋传动效率影响因素分析25

2.1.2 螺旋升角与力能关系27

2.1.3 高效、重载、精密滑动螺旋副实现途径28

2.2 传动螺旋副螺纹轴向载荷分布计算30

2.2.1 螺牙轴向载荷分布数学模型30

2.2.2 系统弹簧组等效模型31

2.2.3 等截面圆螺母螺纹载荷分布计算式33

2.2.4 算例与验证35

2.3 螺纹参数对螺纹轴向载荷分布的影响规律37

2.3.1 力F的分布位置37

2.3.2 螺纹圈数n38

2.3.3 螺母、螺杆材料的弹性模量比值EN/ES39

2.3.4 牙厚h与螺距P40

2.3.5 螺母壁厚B40

2.3.6 降低螺纹轴向载荷、提高分布均匀性的途径41

第3章 树脂基复合材料制备与摩擦学表征43

3.1 基体材料43

3.1.1 基体材料的组分及其作用44

3.1.2 基体材料的工艺性46

3.1.3 高性能树脂基体47

3.2 碳纤维及中间基材49

3.2.1 碳纤维种类49

3.2.2 中间基材50

3.2.3 热塑性树脂用中间基材55

3.3 聚合物基复合材料制备工艺56

3.3.1 复合材料预浸料、预混料的制备57

3.3.2 手糊成形65

3.3.3 袋压成形66

3.3.4 缠绕成形67

3.3.5 拉挤成形68

3.3.6 模压成形69

3.3.7 树脂传递模塑70

3.3.8 纤维增强热塑性聚合物（FRTP）成形技术71

3.3.9 注射成形72

3.4 聚合物复合材料摩擦学表征与摩擦磨损影响因素73

3.4.1 摩擦学特性的表征73

3.4.2 摩擦学过程的主要影响因素76

3.4.3 聚合物复合材料摩擦磨损的影响因素78

第4章 CF-EP复合材料的制备及其干摩擦磨损性能82

4.1 引言82

4.2 材料制备及测试方法84

4.2.1 原料和样品制备84

4.2.2 性能测试及表面分析方法85

4.2.3 复合材料试样制备参数86

4.3 制备工艺对复合材料干摩擦磨损性能的影响87

4.3.1 湿法及半干法工艺87

4.3.2 纤维布的含胶量87

4.3.3 固化剂89

4.4 复合材料组分对干摩擦磨损性能的影响90

4.4.1 MoS2、石墨与PTFE单组分90

4.4.2 MoS2与石墨组分配比92

4.4.3 黏结树脂93

4.5 复合材料干摩擦磨损机理93

4.5.1 纯CF-EP复合材料93

4.5.2 MoS2、石墨与PTFE单组分改性CF-EP复合材料95

4.5.3 MoS2、石墨与PTFE共同改性的CF-EP复合材料97

4.5.4 含胶量低的CF-EP复合材料99

4.6 CF-EP复合材料制备中常见缺陷及防治99

4.6.1 气泡99

4.6.2 分层100

4.6.3 固化不良100

第5章 油润滑下CF-EP复合材料的摩擦磨损性能101

5.1 无油槽浸油润滑下CF-EP复合材料摩擦磨损性能101

5.1.1 测试条件101

5.1.2 不同稳态载荷下的摩擦特性102

5.1.3 启动载荷的影响103

5.1.4 速度对摩擦因数的影响104

5.1.5 碳织物的影响105

5.2 油润滑下CF-EP复合材料摩擦磨损机理分析106

5.2.1 磨损表面形貌分析106

5.2.2 摩擦接触模型分析108

5.3 环面油槽设计109

5.3.1 环面对数螺线油槽结构110

5.3.2 螺线油槽表面的抽运作用111

5.3.3 油槽承载能力113

5.3.4 试环油槽尺寸优化114

5.4 环面油槽润滑对复合材料摩擦磨损性能的影响116

5.4.1 斜向直线油槽对摩擦因数的影响116

5.4.2 对数螺线油槽对摩擦因数的影响118

5.4.3 对数螺线油槽复合材料摩擦因数与速度的关系119

5.4.4 摩擦磨损分析121

第6章 复合材料螺母的制备及性能测试123

6.1 碳纤维增强复合材料螺母的制备123

6.2 螺旋传动效率测试系统126

6.2.1 测试装置设计126

6.2.2 效率测试原理127

6.2.3 测试螺纹基本参数128

6.2.4 测力传感器的选择129

6.2.5 测试基本参数设定129

6.3 CF-EP复合材料螺母-钢质螺杆效率测试129

6.3.1 四种工况下的Fx-t特性130

6.3.2 螺母力矩随载荷的变化131

6.3.3 摩擦因数随载荷的变化133

6.3.4 螺旋副的传动效率135

第7章 精密螺旋压力机用螺旋副结构设计与优化136

7.1 螺旋压力机概述136

7.1.1 螺旋压力机发展简史137

7.1.2 几种典型的螺旋压力机137

7.1.3 螺旋压力机的发展140

7.2 螺旋副结构设计141

7.2.1 主要工作参数141

7.2.2 螺旋副设计计算142

7.3 衬层螺旋副对传动系统的影响145

7.3.1 传动效率145

7.3.2 驱动力矩146

7.4 螺旋副有限元分析147

7.4.1 模型及网格划分148

7.4.2 建立接触对148

7.4.3 施加载荷、边界条件和求解149

7.4.4 后处理149

7.5 螺母结构优化151

7.5.1 等截面铜、钢圆螺母螺纹载荷分布对比152

7.5.2 钢螺母结构对螺纹载荷分布的影响154

7.5.3 改善钢基螺母螺纹轴向载荷分布的优化结构156

附录A 800kN CNC精密螺旋压力机电动机力矩计算158

附录B 试环油槽尺寸优化分析MATLAB程序161

附录C 螺旋副效率测试装配设计164

参考文献165