机械工程学报

作者：黄玉平, 刘傲, 崔佩娟, 侯占林, 郭春海, 张文武

单位：1. 北京精密机电控制设备研究所控制执行机构技术创新中心 北京 100076;2. 中国科学院宁波材料技术与工程研究所激光极端制造研究中心 宁波 315201;3. 全省难加工材料激光极端制造重点实验室 宁波 315201

关键词：滑阀副,微织构,减阻率,响应曲面法；

基金：国家自然科学基金资助项目(52405519)。

在运载火箭伺服机构中，滑阀是一种流体控制单元，其运动界面摩擦润滑特性对传动性能有重要影响，最终会影响运载火箭的飞行控制性能。针对滑阀副的润滑磨损问题，提出基于微织构改性的润滑方案。在圆柱形阀芯表面通过飞秒激光加工制备深度约10 μm，粗糙度Ra为1.66～2.33 μm的菱形微织构，开展摩擦学实验并进行参数优化。结果表明：当试验温度T=40 ℃、负载F=40 N、速度U=0.5 m/s时，参数组合对角线比k=3、对角线与间距比x=2的菱形织构摩擦系数最低为f=0.099 65，较于无织构表面在同等试验参数下的平均摩擦系数f=0.165 02降低39.61%；实验结果还发现速度提升可显著降低摩擦系数，k=3的织构在宽速域表现出最优润滑稳定性；负载过高或过低均导致油膜不完整或破裂，从而影响表面承载力。另外，采用响应曲面法Box-Behnken设计揭示了负载F、对角线比k、对角线与间距比x的耦合影响机制，最终优化参数组合为F=40.76 N、k=3.07、x=2.03，预测摩擦系数相较无织构表面减阻率达39.84%，与实验结果基本吻合。最后，通过磨损分析表明，织构利用储油、磨屑容纳及动压效应抑制磨粒磨损，提升滑阀副寿命。

来源：2026年第1期

《机械工程学报》期刊编辑部

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