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1. 研究目的与意义(文献综述)
随着石油资源的紧缺以及环境污染的日益加重,各国开始不断收紧汽车燃油消耗及排放标准,节能环保的新能源汽车开始受到人们的青睐。对百年历史的内燃机而言,为保持其旺盛的生命力,应在节能减排上有所突破。传统车用内燃机的能源利用率仅三成,为提高其能源利用效率,可通过优化发动机设计降低摩擦损耗,从而达到节能减排的效果。针对如何在高温、高压及高速条件下,优化缸内摩擦副的工作状态,国内外学者进行了大量的研究工作。其中,环境友好的纳米材料作为新型固态润滑油添加剂,引起了广泛的关注。
发动机是汽车的“心脏”,机内存在众多摩擦副,尤以缸内活塞环-汽缸壁摩擦副的高温、高压及高速的工作条件突出。当摩擦副的摩擦力过大,将阻碍发动机的正常运行。发动机润滑油能减少摩擦副的摩擦,对发动机起到润滑减磨、辅助冷却降温、密封防漏、防锈防蚀及减震缓冲的作用,被誉为汽车的“血液”。发动机润滑油由基础油和添加剂组成。其中基础油是润滑油的主要成分,决定着润滑油的基本性质;添加剂是近代高级润滑油的精髓,合理的调配可改善其理化特性,赋予润滑油新的抗摩减磨性能,或加强其原来具有的某种性能,满足更高的要求。根据润滑油工作条件所要求的特性,对添加剂进行合理调配,是保证润滑油质量的关键。
如今,传统的添加剂已然不能满足当下发动机缸内摩擦副的抗摩减磨要求。与常规材料相比,纳米材料是一种低维材料。由于材料的超细化,其表面层原子占有很大的比重,所以纳米材料实际上是晶粒中原子的长程有序排列与无序界面成分的组合。将纳米材料应用于润滑体系,是一个全新的研究领域。被用作润滑油添加剂加以研究的纳米微粒主要有纳米单质、纳米氧化物、纳米氢氧化物、纳米硫化物、纳米稀土化合物以及聚合物纳米微粒等。其中低熔点金属,例如锡、铟、铋及其合金等,是常用的膜润滑材料和防护材料。这类金属的纳米微粒作为润滑油添加剂有望显著改善润滑油的摩擦学性能。
2. 研究的基本内容与方案
研究目的:完成分散均匀且稳定的石墨烯纳米润滑油的制备,完成石墨烯纳米润滑油对发动机性能的影响研究。
研究内容:了解发动机润滑和摩擦磨损的相关理论,了解影响发动机动力性、经济性和耐久性能的摩擦学因素;了解纳米材料和润滑油的相关理论及实验方法,了解影响纳米润滑油分散稳定性的制备因素,掌握石墨烯纳米润滑油的制备方法;完成石墨烯纳米润滑油的理化特性实验、摩擦磨损实验和发动机性能实验;分析摩擦实验数据与发动机实验数据的关系,探讨石墨烯纳米润滑油对发动机性能的影响规律。完成相关的图纸工作。完成相关英文文献的翻译工作。
技术要求:纳米材料/润滑油制备实验、摩擦磨损实验、发动机性能实验。
3. 研究计划与安排
周次(时间) | 工作内容 |
毕业实习预备周(2019.12.26-2020.1.10) | 确定指导教师人选,对未选好导师的学生进行调剂分配。确定选题志愿、校内搜集资料、消化资料。 |
第1周(2.24-3.1) | 学生提交文献检索摘要。 |
第2-3周(3.2-3.15) | 撰写开题报告。并完成网上提交开题报告。整理论文提纲、设计概要。 |
第4周(3.16-3.22) | 进行外文翻译,并提交外文翻译译文。 |
第5-6周(3.23-4.5) | 绘图,撰写毕业设计说明书(设计类)或论文(研究类)。 |
第7-9周(4.6-4.26) | 撰写毕业设计说明书(设计类)或论文(研究类),绘图。 |
第10周(4.27-5.3) | 完成绘图,并完成网上提交毕业设计说明书。 |
第11-12周(5.4-5.17) | 学生书面提交毕业设计说明书、图纸或论文,并打印成册。并书面提交答辩申请,并作答辩准备。 |
第13周(5.18-5.24) | 教师审阅毕业设计说明书(设计类)或论文(研究类)和(图纸),审查确定学生答辩资格并予以公示。 |
第14-15周(5.25-6.7) | 赴校外实习,并提交实习日记、实习报告。 |
第16周(6.8-6.11) | 毕业设计答辩。 |
4. 参考文献(12篇以上)
[1] 陈必成. 基于al2o3/tio2纳米复合粒子的润滑油特性研究及仿真分析[d]. 武汉理工大学, 2017.
[2] 侯献军, 王士成, ali mohamed kamal ahmed. 纳米润滑添加剂改善摩擦磨损提高发动机性能的研究[j]. 润滑与密封, 2018,43(6):1-5.
[3] 张勇. 纳米润滑油添加剂的制备与摩擦学性能研究[d]. 中国矿业大学, 2017.
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