1、摩擦存在于生活中各個(gè)方面，而幾乎所有摩擦過(guò)程都會(huì)造成磨損。機(jī)械系統(tǒng)損傷的一個(gè)重要原因就是接觸表面產(chǎn)生過(guò)度磨損。理想的光滑表面是不存在的，任何零件加工表面都具有一定的微觀粗糙結(jié)構(gòu)和宏觀形狀誤差。而上述兩者的存在會(huì)影響零件接觸界面之間的潤(rùn)滑油膜連續(xù)性、接觸應(yīng)力及壓力分布等，進(jìn)而對(duì)零件的抗磨損性能、抗腐蝕性能等產(chǎn)生不可忽視的作用。磨削加工作為零件精加工的主要方式之一，其磨削參數(shù)對(duì)表面形貌的形成具有非常顯著的影響。然而，目前對(duì)磨削表面的表征仍然

2、只是局限于二維輪廓粗糙度評(píng)價(jià)參數(shù)及有限的幾個(gè)三維表面粗糙度幅度參數(shù)的使用，這些參數(shù)并不能直觀的反映表面的實(shí)際表面特性，也無(wú)法有效地將表面形貌與其摩擦特性聯(lián)系起來(lái)。因此，對(duì)導(dǎo)軌磨削表面粗糙度的功能特性表征以及不同潤(rùn)滑條件下表面粗糙度功能參數(shù)的摩擦學(xué)效應(yīng)等問(wèn)題開(kāi)展研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程價(jià)值。
　　基于滑動(dòng)導(dǎo)軌表面的使用性能，針對(duì)導(dǎo)軌磨削表面進(jìn)行功能特性表征和三維實(shí)體建模;并在不同潤(rùn)滑狀態(tài)下，對(duì)表面粗糙度功能參數(shù)的摩擦學(xué)效應(yīng)進(jìn)行

3、分析;在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展關(guān)于加工參數(shù)—表面形貌—摩擦學(xué)特性的優(yōu)化預(yù)測(cè)建模。主要研究工作如下:
　　首先，選擇表面形貌幅度參數(shù)中的算術(shù)平均偏差Sa結(jié)合屬于表面形貌功能參數(shù)的表面支承指數(shù)Sbi、核心區(qū)液體滯留指數(shù)Sci、谷底區(qū)液體滯留指數(shù)Svi對(duì)磨削表面進(jìn)行表征。分析了磨削參數(shù)（砂輪轉(zhuǎn)速Vs、工件速度Vw、橫向進(jìn)給量fa、背吃刀量αp）分別對(duì)表面形貌評(píng)價(jià)參數(shù)（Sa、Sbi、Sci、Svi）的影響規(guī)律，總結(jié)磨削參數(shù)對(duì)四個(gè)表面形貌評(píng)價(jià)參數(shù)影

4、響最顯著的因素依次為:Vs、fa、fa、fa。在此基礎(chǔ)上，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，分別建立了基于磨削參數(shù)（Vs、Vw、fa、αp）的表面形貌評(píng)價(jià)參數(shù)(Sa、Sbi、Sci、Svi)的關(guān)系模型。然后，為了解決功能參數(shù)測(cè)量困難的問(wèn)題，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了基于表面形貌幅度參數(shù)(Sa，Sz，St)的功能參數(shù)的預(yù)測(cè)模型，并檢驗(yàn)了模型的預(yù)測(cè)精確度。
　　其次，基于實(shí)際三維粗糙表面形貌的測(cè)量數(shù)據(jù)，利用小波分析剝離對(duì)表面特性影響很小的高頻細(xì)節(jié)特征，提

5、取、融合并重構(gòu)低頻形狀特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)粗糙三維表面的有限元建模。針對(duì)目前小波函數(shù)選擇標(biāo)準(zhǔn)混亂、精確度低的現(xiàn)狀，綜合考慮整體重構(gòu)誤差、重構(gòu)圖像的清晰度、算術(shù)平均偏差Sa的重構(gòu)誤差以及對(duì)表面微凸體精簡(jiǎn)程度四個(gè)因素確立了計(jì)算簡(jiǎn)單、精確度高、適應(yīng)性強(qiáng)的小波母函數(shù)選擇標(biāo)準(zhǔn)。利用小波變換多尺度分析的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)不同尺度重構(gòu)信息的均方根偏差和小波能量突變點(diǎn)的分析，將表面微觀形貌分解為受刀具磨損和材料影響的第1頻段特征，受加工參數(shù)影響的第2頻段特征，受機(jī)床

6、條件和加工環(huán)境影響的第3頻段特征。然后提取只受加工參數(shù)影響的第2頻段特征建立了通用性粗糙表面有限元模型。
　　第三，利用有限元仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，分別在流體潤(rùn)滑和混合潤(rùn)滑條件下，研究了表面形貌微觀結(jié)構(gòu)的摩擦學(xué)效應(yīng)，并對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在流體潤(rùn)滑條件下，分析討論了表面形貌評(píng)價(jià)參數(shù)（Sa、Sbi、Sci和Svi）影響摩擦力Fy*、承載力Fz*和摩擦系數(shù)f等摩擦特性參數(shù)的規(guī)律，發(fā)現(xiàn):Sa和Svi對(duì)摩擦力和摩擦系數(shù)影響最大;

7、Sa和Sbi對(duì)承載力影響較顯著。在此基礎(chǔ)上，利用多元-非線性回歸分析建立了較為精確的表面形貌評(píng)價(jià)參數(shù)對(duì)摩擦力Fy*的預(yù)測(cè)模型。然后，針對(duì)不同的摩擦學(xué)性能對(duì)表面形貌的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在混合潤(rùn)滑條件下，首先針對(duì)磨削表面的特性，對(duì)平均Reynolds方程中流量因子的計(jì)算方程進(jìn)行了修正與擬合，并將其用于后續(xù)的數(shù)值分析中。然后，考慮速度、載荷以及微觀凸峰變形對(duì)潤(rùn)滑油膜的影響，研究了此時(shí)表面形貌評(píng)價(jià)參數(shù)(Sa、Sbi、Sci、Svi）對(duì)

8、表面摩擦學(xué)性能（固-固接觸面積、摩擦系數(shù)、表面平坦化）的影響規(guī)律，并從表面機(jī)理上分析了表面摩擦學(xué)性能改變的原因。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)不同的摩擦學(xué)特性，對(duì)表面形貌評(píng)價(jià)參數(shù)分別進(jìn)行了單目標(biāo)和多目標(biāo)優(yōu)化，結(jié)果顯示:多目標(biāo)綜合優(yōu)化結(jié)果不僅具有小的摩擦系數(shù)，而且固-固接觸面積和表面平坦化趨勢(shì)也較小，綜合性能明顯優(yōu)于其他表面。
　　最后，建立了關(guān)于磨削參數(shù)—表面形貌—摩擦學(xué)性能的預(yù)測(cè)優(yōu)化模型?；诒砻嫘蚊苍u(píng)價(jià)參數(shù)（Sa、Sbi、Sci、Svi），

9、利用遺傳算法(Genetic Algorithm，GA)優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法建立了對(duì)磨削參數(shù)(Vs、Vw、fa、αp)的反向優(yōu)化預(yù)測(cè)模型，檢驗(yàn)了模型的優(yōu)化精度，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)零件摩擦學(xué)性能要求，快速準(zhǔn)確地確定合理的切削加工參數(shù)的需求。然后，分別在流體潤(rùn)滑狀態(tài)和混合潤(rùn)滑狀態(tài)下，針對(duì)較好的摩擦學(xué)性能、油膜承載能力、表面平坦化趨勢(shì)等特殊要求進(jìn)行了磨削參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的可信性和精確度，從而證明了本部分建立的優(yōu)化預(yù)測(cè)模型的實(shí)