零件真实粗糙表面构建及微观接触性能分析

姜英杰，黄伟强，孙志勇，孙清超

1 引言

针对机床等机械装备，为了实现其相应的功能，各个零部件都是按照一定的要求进行加工及装配，装配精度及配合性能的优劣与零部件间的结合面密不可分，影响着机械系统的总体性能。文献[1]发现在机床总体静变形中，有（85～90）%的变形是由各结合面引起的。在零件制造过程中，不管采用何种加工方法，零件表面都不不可能是绝对光滑的，而是由许多高低不平的凸峰与凹谷组成，不同零件粗糙度值对配合面接触性能的影响也不同，因此研究配合面接触性能，必须考虑表面粗糙度的影响。研究机械结合面的表面特征及接触性能对于提高整个机械系统的装配精度具有重要意义。

在机械装配过程中，两个配合表面的形貌直接影响结合面的接触性能。因此研究两结合面的接触性能，首先要准确表征出结合面的真实形貌。目前，结合面的表征方法主要有统计数学法和分形方法，国内外学者在大量研究的基础上提出了很多理论解析模型[2]，文献[3]发现零部件表面上的微凸体高度近似服从Gauss分布，并基于三个假设条件提出GW接触模型，但该模型仅适用于微凸体处于弹性变形的情况，实际上部分接触的微凸体还会发生塑性变形。文献[4]基于弹塑性变形体积不变理论创立了CEB模型，该模型在GW模型的基础上考虑了微凸体的塑性变形，但并未考虑弹塑性变形，微凸体变形由弹性变形直接跳跃到塑性变形，此时刚度会发生很大变化，与实际情况不符。……