混合润滑状态下结合面法向动态接触刚度与阻尼模型

李玲　裴喜永　史小辉　蔡安江　段志善

摘要： 机械结合面的动态接触特性对评估机床整机性能有着重要的意义。针对混合润滑状态下固定结合面复杂的接触特性，提出了一种结合面的法向接触刚度与阻尼模型。采用三维Weierstrass?Mandelbrot函数获得粗糙表面形貌，并基于分形理论建立了结合面固体部分的接触刚度与接触阻尼模型;根据平均流动的广义雷诺方程建立了液体油膜接触刚度与阻尼模型，其中油膜接触刚度是固体表面接触刚度的函数，实现了油膜接触刚度与固体接触刚度的耦合。通过仿真分析了固体、液体油膜以及结合面的刚度阻尼特性，结果表明：液体油膜接触阻尼远大于固体接触阻尼，结合面的接触阻尼特性主要取决于油膜接触阻尼;在接触前期油膜接触面积所占比例较大，结合面的接触刚度主要由油膜接触刚度主导，随着固体真实接触面积的增加，液体油膜接触刚度占结合面接触刚度的比率越来越小，最后转变为固体接触刚度主导结合面的接触刚度。

关键词： 结合面; 混合潤滑; 等效厚度; 接触刚度; 接触阻尼; 分形理论

中图分类号： TH113.1; TB123    文献标志码： A    文章编号： 1004-4523（2021）02-0243-10

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2021.02.004

引  言

结合面是构成机床整机的关键组成部分，在机床结构件之间起着传递运动、载荷和能量的重要作用。研究表明，整个机床中，结合面的接触刚度约占机床总刚度的60%?80%[1]，结合面的接触阻尼占机床全部阻尼的90%以上[2]。因此，开展结合面刚度阻尼特性的研究对整机性能的预测至关重要。……