機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-微振摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)【全套圖紙】

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1、 題題 目：目： 姓姓 名：名： 學(xué)學(xué) 院：工學(xué)院院：工學(xué)院 專專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班班 級：級： 指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師： 二二一三年一三年 六月六月 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 本本科科畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì) 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 摘摘 要要 微振摩擦發(fā)生在兩接觸表面之間有極小振幅運(yùn)動(dòng)的情況下。微振摩擦不僅可以 導(dǎo)致接觸表面間的摩擦磨損，而且會(huì)加速裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，最終使得構(gòu)件的疲勞 壽命大大降低。目前，工業(yè)領(lǐng)域中因微振摩擦而造成的損傷相當(dāng)普遍。因此，深入 開展微振摩擦學(xué)的研究，對預(yù)防和控制工業(yè)微動(dòng)損傷有重要的指導(dǎo)意義，且具有廣 闊的工程應(yīng)用前景。

2、而且在機(jī)械工程及其相關(guān)領(lǐng)域不斷發(fā)展的形勢下，摩擦學(xué)的研 究領(lǐng)域正由宏觀轉(zhuǎn)向微觀發(fā)展，所以對微振磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和深入研究有利于在 實(shí)際的工程生產(chǎn)中正確的選擇材料，避免了一些不必要的浪費(fèi)。 本文概述了微振摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展概況、分類、特點(diǎn)等，并簡要分析了驗(yàn) 機(jī)的要求明細(xì)表、功能結(jié)構(gòu)圖。該試驗(yàn)機(jī)性能穩(wěn)定，測試系統(tǒng)準(zhǔn)確可靠,且試驗(yàn)數(shù)據(jù) 充分。 關(guān)鍵詞：微振摩擦；位移縮小機(jī)構(gòu)；彈性梁；試驗(yàn)機(jī) 完整版說明書，全套圖紙，加完整版說明書，全套圖紙，加 153893706153893706 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 Abstract Fretting occurs on the contact surfac

3、e between two components which are placed in a small amplitude vibration circumstance. Fretting wear is one of the most important phenomena for inducing a dramatic reduction of fatigue strength. The damage induced by fretting is very common in industry and possible catastrophic consequence occurs. T

4、hus, studies on fretting wear not only have science significance of exploring the unknown, but also show a broad prospect of engineering application in many fields, which have important guidance to palliate fretting damages in industry. And with the development of mechanical engineering and the rela

5、ted fields, the tribology research is turning macroscopic development to microscopic development. So the design and researches on fretting testing machine are useful for choosing the right materials in the actual engineering production that avoids some unnecessary waste. The paper mainly introduces

6、the development situation, classification, and characteristics of fretting testing machine and briefly analyzes its request in details and function structure chart. The apparatus has stable performance, accurate and reliable testing system and the testing data is sufficient. Keywords: fretting wear,

7、 displacement narrow institutions, elastic beam, testing machine 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 目錄目錄 摘摘 要要1 AbstractAbstract2 目錄目錄3 引引 言言5 第一章第一章 緒論緒論.6 1.1 論文的研究背景 .6 1.2 微振摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的研究現(xiàn)狀 .7 第二章第二章 微振摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)簡介微振摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)簡介.9 2.1主要用途與適用范圍.9 2.2主要技術(shù)規(guī)格、技術(shù)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo).9 2.3工作條件10 2.4試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理10 2.4.1 試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)10 2.4.2 工作原理：（參看圖 1：工

8、作原理圖） 10 2.4.3 主軸及往復(fù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)11 2.4.4 位移縮小機(jī)構(gòu)系統(tǒng).11 2.4.5 摩擦副及摩擦力測量系統(tǒng)12 2.4.6 測力傳感器的選擇 13 2.4.7 測力傳感器的設(shè)計(jì) 14 第三章第三章 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則15 3.1 實(shí)驗(yàn)機(jī)的材料性能 15 3.2 實(shí)驗(yàn)機(jī)性能 15 3.2.1 試件接觸形式和運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 15 3.2.2 調(diào)節(jié)試件的能力16 3.3 實(shí)驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和選擇原則 16 3.3.1 首先確定磨損類型 17 3.3.2 磨損試件的接觸條件和運(yùn)動(dòng)形式要與實(shí)際零件工作情況相同 17 3.4 經(jīng)濟(jì)性 17 第四章第四章 試驗(yàn)條件因素試驗(yàn)條件

9、因素18 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第五章第五章 微振摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)微振摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19 5.1 驅(qū)動(dòng)部分 .19 5.2 傳動(dòng)部分 .20 5.3 摩擦磨損測試組件部分 .22 5.3.1 彈性梁的設(shè)計(jì)22 5.3.2 彈性梁夾具設(shè)計(jì)23 5.4 試件夾具的設(shè)計(jì) .24 5.4.1 平面試件的夾具 24 5.4.2 球試件的夾具 25 5.5 箱體設(shè)計(jì)26 5.5.1 設(shè)計(jì)方法 26 5.5.2 箱體主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇 26 5.6 實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇 .26 5.6.1 實(shí)驗(yàn)時(shí)間27 5.6.2 實(shí)驗(yàn)載荷和偏心輪的轉(zhuǎn)速27 5.6.3 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 27 5.6.4

10、控制試件摩擦表面所處的狀態(tài) 27 5.7 摩擦磨損的計(jì)算方法 .27 5.7.1 磨損量的計(jì)算 27 5.7.2 摩擦系數(shù)的計(jì)算 28 5.8 試驗(yàn)機(jī)整體結(jié)構(gòu) .28 第六章第六章 結(jié)論結(jié)論29 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).30 謝謝 辭辭.31 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 引引 言言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代金屬材料的應(yīng)用范圍日益寬廣，使用條件日益苛刻， 不僅要求宏觀上的性能指標(biāo)，而且對微觀上的要求也十分嚴(yán)格， ，因而本設(shè)計(jì)就是研 究材料在微動(dòng)工況下的摩擦磨損的性能，來方便工程人員合理的選材，避免造成不 必要的浪費(fèi)。所以微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)就能夠檢測出在微動(dòng)情況下材料抵抗摩擦磨 損的能力。 本設(shè)計(jì)旨在綜合

11、已有研究成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種使用方法簡單、結(jié)構(gòu)合理， 并且符合標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)法要求的微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，以便在某些特殊情況下自行設(shè)計(jì)、 制造及改裝使用。在設(shè)計(jì)和研制過程中，遵循了試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)和選擇原則，并嚴(yán)格按 照機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，突出體現(xiàn)了簡捷、精確的特點(diǎn)。 在學(xué)習(xí)、體會(huì)、忙碌與運(yùn)用中，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，我的學(xué)生生涯也要隨之 逝去。我已經(jīng)做了自己最大努力去完成設(shè)計(jì)，但我知道仍然還有許多不足之處，希 望各位老師批評并指正。 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第一章第一章 緒論緒論 1.1 論文的研究背景 微動(dòng)是指在一個(gè)振動(dòng)環(huán)境下，發(fā)生在近似緊配合的接觸表面之間的微米量級振 幅的運(yùn)動(dòng)。微動(dòng)現(xiàn)象由于

12、沒有宏觀的相對運(yùn)動(dòng)，因此從設(shè)計(jì)到失效分析幾乎未引起 相關(guān)學(xué)者的重視。但是，微動(dòng)摩擦不僅可以造成接觸表面間的摩擦磨損，引起構(gòu)件 咬合、松動(dòng)或形成污染源等等，而且可以加速裂紋的萌生、擴(kuò)展，使構(gòu)件的疲勞壽 命大大降低。在許多工業(yè)重要部門，微動(dòng)已成為一些配合零部件失效的主要原因之 一。微動(dòng)摩擦研究中，存在著許多形式不一和研究對象不一的微動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備，從獲 得微動(dòng)位移幅度和交變應(yīng)力的動(dòng)力源的角度看，目前微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)可以分為 以下三類：機(jī)械式、電磁式和電液伺服式。采用以上3種驅(qū)動(dòng)方式的微動(dòng)試驗(yàn)機(jī)在實(shí) 際應(yīng)用中均存在不利因素，例如，機(jī)械式：自動(dòng)化程度低、精度差；電磁式：振幅 不高、激振力小；電液伺服式：

13、體積大、成本高等。在機(jī)械工程及其相關(guān)領(lǐng)域不斷 發(fā)展的形勢下，摩擦學(xué)的研究領(lǐng)域正由宏觀轉(zhuǎn)向微觀，其試驗(yàn)也向著微觀領(lǐng)域和動(dòng) 態(tài)測試方面發(fā)展。由于現(xiàn)有微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)均存在自身的不利因素，使得微動(dòng) 摩擦學(xué)的研究受到了一定限制。因此，以微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)的目的和基本方法為基 礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和智能控制技術(shù)等設(shè)計(jì)開發(fā)新型 微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，對深入開展微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)及試驗(yàn)技術(shù)的研究有著重要 意義。摩擦學(xué)是由多學(xué)科組成的綜合研究領(lǐng)域，研究以機(jī)械學(xué)、表面科學(xué)與技術(shù)、 摩擦學(xué)材料、摩擦化學(xué)為主，同時(shí)也涉及流體力學(xué)、固體力學(xué)、非線性動(dòng)力學(xué)、工 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 程熱物理、

14、流變學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、信息理論等一系到學(xué)術(shù) 領(lǐng)域。摩擦學(xué)研究的任務(wù)是從機(jī)械學(xué)、材料科學(xué)與表面科學(xué)的角度出發(fā)，不斷吸取 相關(guān)學(xué)科的知識(shí)和最新研究成果，在更深的層次上揭示摩擦與潤滑的實(shí)質(zhì)，探索新 原理、新功能，推動(dòng)摩擦學(xué)設(shè)計(jì)和減摩抗磨損技術(shù)的發(fā)展，并努力在實(shí)際中應(yīng)用， 以達(dá)到節(jié)省能量、提高磨損壽命和機(jī)械工作性能、解決極端工況條件下的摩擦、磨 損、潤滑問題的目的。 1.2 微振摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的研究現(xiàn)狀 自1911年Eden首次報(bào)道微動(dòng)這一現(xiàn)象以來，微振摩擦學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了90年，大 致可分為4個(gè)階段 1)微振摩擦學(xué)的建立(1911年40年代) 1911年Eden等發(fā)現(xiàn)微動(dòng)現(xiàn)象后，一

15、直到1927年才又引起重視，Tomlinson首次專 門設(shè)計(jì)設(shè)備對微動(dòng)的過程進(jìn)行研究，由于在他的試件上出現(xiàn)了紅色a-Fc203氧化磨屑， 因此他創(chuàng)造了“微動(dòng)腐蝕”一詞。此后，隨研究的增多，人們又發(fā)現(xiàn)了微動(dòng)疲勞現(xiàn) 象，并注意到微動(dòng)可以加速疲勞破壞，而且經(jīng)常出現(xiàn)的微動(dòng)和疲勞的聯(lián)合作用才更 危險(xiǎn)，甚至可以使強(qiáng)度降低因子增至25或更大。 2)微振摩擦學(xué)早期理論的建立(40年代末60年代末和70年代初) 1949年Mindlin提出了在一定條件下微動(dòng)接觸區(qū)存在滑移區(qū)和粘著區(qū)，并最早計(jì) 算了接觸應(yīng)力分布，這標(biāo)志著微動(dòng)摩擦學(xué)的研究進(jìn)入了一個(gè)新階段。隨戰(zhàn)后現(xiàn)代工 業(yè)的發(fā)展，微動(dòng)損傷的危害日益突出，相關(guān)研究迅速

16、增加。50年代初在美國 Philadelphia召開了首屆微動(dòng)摩擦學(xué)會(huì)議并出版了第一本文集，這一時(shí)期Feng和 Rightmire，tnaigh等提出了不同的微動(dòng)磨損理論。1969年Nishioka等提出了一種早期 的微動(dòng)疲勞模型，1970年Hurriek在他的一篇綜述論文中將微動(dòng)分為3個(gè)過程，1972年 Waterhouse發(fā)表了首部有關(guān)微動(dòng)的專著FrettingCorrosion)。 3)微振摩擦學(xué)的重要發(fā)展階段(70年代80年代) 進(jìn)入70年代以后，新學(xué)科之間的相互交叉和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，微動(dòng)摩擦學(xué) 也得到了迅猛的發(fā)展。新的學(xué)術(shù)思想不斷地引入微動(dòng)摩擦學(xué)的研究，例如， Hoeppncr，

17、Endo和Goto等將斷裂力學(xué)方法引入微動(dòng)疲勞的研究，Waterhouse等人將 Suh的大位移滑動(dòng)磨損的剝層理論引入微動(dòng)磨損的研究。隨著分析方法和測試技術(shù)的 不斷發(fā)展，一些新的理論模型被先后提出，如80年代末Berthier、Vincent和Godet提 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 出了微動(dòng)運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)理論，Godet提出了微動(dòng)的三體理論等。 4)微振摩擦學(xué)的嶄新發(fā)展階段(上世紀(jì)90年代以來) 上世紀(jì)90年代以來，微動(dòng)摩擦學(xué)的研究日趨活躍，研究論文迅猛增加，國際交 流頻繁，在新材料、復(fù)合材料、表面工程、潤滑、新型接觸方式、計(jì)算機(jī)模擬、高 新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用等方面都取得了顯著進(jìn)展。Zhou和Vince

18、nt提出的二類微動(dòng)圖理論， 揭示了微動(dòng)運(yùn)行機(jī)制和損傷機(jī)制之間的內(nèi)在規(guī)律，為微動(dòng)摩擦學(xué)的研究提供了有效 工具，是近十年來微動(dòng)摩擦學(xué)的重要進(jìn)展之一。 根據(jù)文獻(xiàn)研究可知，近二十年來微動(dòng)摩擦學(xué)學(xué)科的發(fā)展?fàn)顩r和未來趨勢主要可 以概括為6個(gè)方面： (1)基礎(chǔ)研究從簡單的工業(yè)微動(dòng)破壞現(xiàn)象觀察、單一試驗(yàn)參數(shù)影響、平移微 動(dòng)模式分別走向破壞機(jī)理試驗(yàn)分析、綜合機(jī)械與材料，如位移、壓力、頻率、往復(fù) 次數(shù)、材料組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能等參數(shù)的影響、其它如徑向、滾動(dòng)、扭動(dòng)、沖擊等 微動(dòng)模式的微動(dòng)特性研究。Zhou和Vincent在大量不同參數(shù)和材料的試驗(yàn)基礎(chǔ)上，建 立的二類微動(dòng)圖理論是最具代表性的進(jìn)展。 此處刪除 第二章第二

19、章 微振摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)簡介微振摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)簡介 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 2.1主要用途與適用范圍 該機(jī)主要是以機(jī)械式微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，利用該試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了微 動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)，分析了位移幅值、法向載荷、運(yùn)動(dòng)頻率等基本參數(shù)對微動(dòng)摩擦副 間摩擦系數(shù)的影響；通過金相顯微鏡，考察了不同試驗(yàn)條件下試件表面的磨斑形貌， 研究了切向微動(dòng)的運(yùn)行和損傷機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論分析結(jié)果基本 符。 2.2主要技術(shù)規(guī)格、技術(shù)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo) 序號(hào)項(xiàng) 目 名 稱 1模擬運(yùn)動(dòng)微振磨損 2摩擦副形式球面摩擦 3運(yùn)動(dòng)形式往復(fù)運(yùn)動(dòng) 4試驗(yàn)力20120N 5行程4mm13mm 6主軸轉(zhuǎn)速范圍（無級可調(diào)）010

20、00r/min 7主軸轉(zhuǎn)速誤差5 r/min 8摩擦副溫度控制范圍室溫25C 9摩擦副溫度控制誤差2C 10試驗(yàn)時(shí)間控制范圍1 秒99 小時(shí) 11介面介質(zhì)無液體介質(zhì) 12外型尺寸459mm301mm331mm 13凈重約 30kg 14試驗(yàn)用鋼球15mm 15試驗(yàn)機(jī)驅(qū)動(dòng)偏心驅(qū)動(dòng) 2.3工作條件 1) 室溫 1035C 范圍內(nèi)； 2) 相對濕度不大于 80%； 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 3) 周圍無震動(dòng)，無腐蝕性介質(zhì)和無較強(qiáng)電磁場干擾的環(huán)境中； 4)電源電壓的波動(dòng)范圍不應(yīng)超過額定電壓的10%，頻率的波動(dòng)范圍不應(yīng)超過額定頻 率的 2%，三相電壓的不平衡電壓不應(yīng)超過 10V； 5) 在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上

21、正確安裝，水平度不超過 0.2/1000. 2.4 試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 2.4.1 試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu) 該試驗(yàn)機(jī)主要由動(dòng)力系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、磨損測試組件和摩擦力測試組件組成。 2.4.2 工作原理：（參看圖 1：工作原理圖） 圖 1 本系統(tǒng)通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)可調(diào)凸輪做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，凸輪帶動(dòng)連桿上下運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)三 角形位移縮小機(jī)構(gòu)將較小幅值的位移傳遞給導(dǎo)軌，導(dǎo)軌拖動(dòng)平面試件夾具一同實(shí)現(xiàn) 小幅的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，球試件和平面試件在砝碼重力作用下形成一對微動(dòng)摩擦副，從而 構(gòu)成整個(gè)微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)裝置。彈性梁在摩擦力作用下產(chǎn)生變形，在小幅情況下， 變形量與摩擦力成正比，利用在彈性梁上貼應(yīng)變片的方法測量摩擦力，即通過彈性 梁的變

22、形而使貼在上面的應(yīng)變片伸長或縮短，再通過動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀將應(yīng)變片電阻的變 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓?，然后將電壓信?hào)乘以標(biāo)定系數(shù)即為摩擦力。工作時(shí)，平面試 件夾具體與導(dǎo)軌中需加注潤滑油。為使試驗(yàn)機(jī)在高頻情況下運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、輕快，并具 有較長的使用壽命，因而采用了精密直線導(dǎo)軌。 2.4.3 主軸及往復(fù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 此處已刪除 3.2.2 調(diào)節(jié)試件的能力 實(shí)驗(yàn)設(shè)備必須具有足夠的機(jī)械穩(wěn)定性，在摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)上，測定摩擦系數(shù)時(shí)， 由于機(jī)構(gòu)內(nèi)的摩阻，常常導(dǎo)致數(shù)值不穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)機(jī)的精度不夠，影響數(shù)據(jù)的正確性； 壽命短，影響實(shí)驗(yàn)的長期進(jìn)行；有震動(dòng)，使得測得的數(shù)據(jù)之間誤差較大。試件的調(diào) 節(jié)能力，對實(shí)驗(yàn)參數(shù)

23、選擇很重要。實(shí)驗(yàn)機(jī)應(yīng)調(diào)節(jié)方便，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分散度很小，重 復(fù)性很高，實(shí)驗(yàn)精度也就很高。 為了簡單，方便，而且能滿足實(shí)驗(yàn)條件的要求，本實(shí)驗(yàn)機(jī)采用應(yīng)變片通過測量 彈性梁的變形來計(jì)算出摩擦力的大小，采用砝碼實(shí)現(xiàn)法向載荷的加載，其結(jié)構(gòu) 如圖 7 所示： 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 7 如上圖中的調(diào)平螺母，試驗(yàn)開始前，首先使用螺母調(diào)整彈性梁的平衡，使法相 載荷從零開始依次遞增。 3.3 實(shí)驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和選擇原則 試驗(yàn)機(jī)的種類繁多，目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)化。模擬性的試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?設(shè)計(jì)和選擇。一般性的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)已傾向標(biāo)準(zhǔn)化，但看法不完全一致，一般必 須遵守的基本原則如下： 3.3.1 首先確定磨損類

24、型 這是設(shè)計(jì)和選擇試驗(yàn)機(jī)的主要根據(jù)之一。按摩擦副表面磨損的過程分為粘著磨 損、磨粒磨損、疲勞磨損和微動(dòng)磨損等。 微動(dòng)摩擦試驗(yàn)機(jī)屬于粘著磨損。 3.3.2 磨損試件的接觸條件和運(yùn)動(dòng)形式要與實(shí)際零件工作情況相同 實(shí)際的工作零件可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)形式有滑動(dòng)、滾動(dòng)、滾動(dòng)兼滑動(dòng)和沖擊，其中 有連續(xù)運(yùn)動(dòng)（如轉(zhuǎn)動(dòng)）和往復(fù)運(yùn)動(dòng)（大振幅和小振幅運(yùn)動(dòng)） 。接觸形式分為只有一個(gè) 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 設(shè)計(jì)表面（如受液體或固體顆粒沖擊的零件）和有兩個(gè)設(shè)計(jì)表面。其中，有點(diǎn)接觸、 面接觸和線接觸。不同的接觸形式對摩擦磨損產(chǎn)生不同的影響，必須仔細(xì)考慮。 微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)屬于點(diǎn)接觸，如上圖 6 所示： 3.4 經(jīng)濟(jì)性 在

25、分析設(shè)計(jì)高真空摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)的同時(shí)，還必須要考慮各種零部件的造價(jià)，盡量在節(jié)約資金 的同時(shí)，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。試驗(yàn)機(jī)應(yīng)調(diào)整方便，試驗(yàn)結(jié)果的分散度小，重復(fù)性好，試驗(yàn)精度高。 第四章第四章 試驗(yàn)條件因素試驗(yàn)條件因素 1. 試樣的表面性質(zhì)：包括材料種類（化學(xué)成分及組織） 、機(jī)械性能和表面光潔度， 它們明顯的影響磨損。 2. 試樣的形狀和尺寸：它影響試樣的接觸型式和重迭系數(shù)，而且它們還對潤滑狀 態(tài)、壓力大小、相對運(yùn)動(dòng)速度以及磨損量等都有影響。有些試樣試驗(yàn)機(jī)規(guī)定了 試樣的形狀和尺寸。 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 3. 試樣中的固定件與運(yùn)動(dòng)件材料不同時(shí)，一般不宜倒轉(zhuǎn)裝配，特別是在干摩擦或 固體潤滑的情況下。 4.

26、運(yùn)動(dòng)形式：試樣相對運(yùn)動(dòng)所形成的滑動(dòng)、滾動(dòng)或復(fù)合摩擦形式不同，對潤滑狀 態(tài)或破壞特征等都有影響。 5. 速度：速度對磨損影響比較復(fù)雜，速度改變，摩擦系數(shù)一般發(fā)生變化；摩擦材 料變形速度和接觸區(qū)的溫度也發(fā)生變化；甚至改變了磨損形式和潤滑狀態(tài)。 6. 溫度：溫度與速度一樣，對磨損影響同樣是比較復(fù)雜的。溫度升高到一定程度， 材料的摩擦系數(shù)和磨損量都將變化；溫度升高，潤滑油的粘度下降，嚴(yán)重時(shí)甚 至破壞油膜，改變潤滑狀態(tài)。 7. 壓力：壓力改變，摩擦副的摩擦磨損特性隨之改變，潤滑狀態(tài)也隨之改變。 8. 周圍環(huán)境介質(zhì)：周圍環(huán)境的水汽、空氣、灰塵以及其它氣體的改變，對摩擦副 材料和潤滑材料都有影響。摩擦表面的

27、狀態(tài)控制不嚴(yán)，將引起摩擦磨損測量結(jié) 果無規(guī)律的變化。因此，試驗(yàn)過程應(yīng)防止摩擦表面被異物污染，防止微粒侵入， 以及在裝卸試件時(shí)保證重裝的位置精度。 第五章第五章 微振摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)微振摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 驅(qū)動(dòng)部分 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 此處已刪除 圖13 根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)夾具如下圖14中的夾具蓋板用來加緊試件，防止試件在實(shí)驗(yàn) 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 過程中發(fā)生松動(dòng)，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，試件下邊的頂塊用來實(shí)現(xiàn)平面試件底部的支撐， 從而防止平面試件在法向載荷作用下產(chǎn)生的彎曲變形對整個(gè)微動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程的影響。 圖14 5.4.2球試件的夾具 球試樣為直徑為15毫米的45

28、滾珠軸承鋼；，球試件夾具設(shè)計(jì)為螺旋加緊裝置， 使用圓螺母加緊試件從而進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)Σ?，如圖 15。 圖 15 圖 13 中的球試件夾具和夾緊裝置是螺紋連接的，用螺紋旋緊 加緊球試件，防止球 試件在實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)，并且夾具是通過緊定螺釘固定在彈性梁上，通過調(diào)整夾具柄的 高度來調(diào)整球試件和平面試件的垂直距離。 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 5.5 箱體設(shè)計(jì) 5.5.1 設(shè)計(jì)方法 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常采用結(jié)構(gòu)包容法，即根據(jù)箱體內(nèi)部零件尺寸和它們之間的 相互關(guān)系，采用包容的方法來構(gòu)造箱體的結(jié)構(gòu)形狀及確定其結(jié)構(gòu)尺寸。與此同時(shí)， 還應(yīng)考慮外部有關(guān)零部件對箱體和尺寸的要求。然后從美學(xué)角度進(jìn)行修正。 5.5.2 箱體主要

29、結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇 箱體的一些結(jié)構(gòu)參數(shù)，如壁厚、凸臺(tái)及孔等對箱體的工作能力、材料消耗、質(zhì) 量及成本影響很大，設(shè)計(jì)時(shí)須處理好。壁厚、凸臺(tái)的布置和尺寸的確定可采用類比 法，對同類產(chǎn)品進(jìn)行比較，并參照設(shè)計(jì)手冊等資料提供的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)。 此處已刪除 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 5.8 試驗(yàn)機(jī)整體結(jié)構(gòu) 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第六章第六章 結(jié)論結(jié)論 本文的主要特色就是為了設(shè)計(jì)在不同的載荷以及滑動(dòng)速度條件下，分析各種材 料的摩擦磨損特性。微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其結(jié)構(gòu)原理簡明，調(diào)試和操作簡單方便、 結(jié)構(gòu)新穎、測試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)容易。如果加以應(yīng)用，可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，鞏固 所學(xué)專業(yè)知識(shí)，鍛煉學(xué)生分析問

30、題和解決問題的能力。該試驗(yàn)機(jī)可用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)， 又可用于教師科研試驗(yàn)。希望該試驗(yàn)機(jī)能對教學(xué)質(zhì)量的提高起到推動(dòng)作用。我是第 一次接觸這種機(jī)器。因此，感覺不知道怎么做，我的指導(dǎo)老師任靖日教授給予我很 大的幫助。題目要求：通過設(shè)計(jì)微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，了解摩擦磨損原理，摩擦副 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及運(yùn)動(dòng)關(guān)系。從而揭示微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的工作原理和使用方法以及 重要性。根據(jù)這一要求將整個(gè)設(shè)計(jì)工作分成了幾個(gè)階段完成。第一階段：調(diào)研，收 集摩擦學(xué)，摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)的資料，分析各種材料。在此過程中，我通過網(wǎng)絡(luò)和去 圖書館搜集資料。第二階段：學(xué)習(xí)摩擦磨損原理及有關(guān)知識(shí)。我又重新學(xué)習(xí)了機(jī) 械設(shè)計(jì) （西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零

31、件教研室編）中的第四章摩擦磨損概述， 翻閱了摩擦學(xué)原理等書籍。第三階段：考慮試驗(yàn)機(jī)的功能和制造要求實(shí)用性等。 總之，可以歸納為首先規(guī)劃試驗(yàn)機(jī)大致輪廓，分析微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的原理，根 據(jù)微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的工作原理，選擇試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)及各種零件結(jié)構(gòu)，分析實(shí)際 工作原理并考慮材料的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性等。經(jīng)過以上幾個(gè)階段的研究工作，終于完 成了對微動(dòng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)。 雖然完成了微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)，但是對于它的實(shí)際工作情況就不知曉 了，它是否可以模擬實(shí)際工作條件，只有完整的制造出來才可以知道。因此只能是 通過本設(shè)計(jì)，來了解摩擦磨損原理，摩擦副結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及運(yùn)動(dòng)關(guān)系。從而認(rèn)識(shí)微動(dòng) 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的

32、工作原理和使用方法的重要性。 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 J. Wen；X. Ying.IEEE Transactions on MagneticsM, part1 Tribological characteristics of SiNx films, 1999 2 O.A. Leon；M.H. StaiaSurface EngineeringM, Influence of heat treatment on tribological behaviour of Ni-P autocatalytic coatings , 1999 3 G. Bankisser；G. Win

33、kelPractical MetallographyM, The formation of deformation induced martensite in Beta-stabilized complex aluminium bronzes during tribological testing, 1999 4 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)M. 北京.高等教育出版社.2006.5. 5 席偉光，楊光，李波. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M. 北京.高等教育出版社.2003.2 6 甘永利. 幾何量公差與檢測M. 上海.上海科學(xué)技術(shù)出版社. 2008.1 7 劉培基，王安敏. 機(jī)械工程測試技術(shù)M. 北京.機(jī)

34、械工業(yè)出版社.2010.1. 8 霍林 J. 摩擦學(xué)原理M. 上海交通大學(xué)摩擦學(xué)研究室譯. 北京.機(jī)械工業(yè)出版 社.1981. 9 沈艷，郭兵，楊平.測試與傳感技術(shù)M.清華大學(xué)出版社.2011.2 10 張春林，張穎.機(jī)械原理M. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2012.2 11 劉正林.摩擦學(xué)原理M. 高等教育出版社. 2009.2 12 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊M. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2010.1 13 袁細(xì)傳.振動(dòng)載荷磨損試驗(yàn)機(jī)的研制及材料磨損性能研究D.湘潭大學(xué). 2007 14 向曉漢.往復(fù)式摩擦試驗(yàn)機(jī)的研制及摩擦試驗(yàn)D.江南大學(xué). 2005 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 謝謝 辭辭 首先，我要感謝各

35、位老師和領(lǐng)導(dǎo)能在百忙之中來聽我的答辯，在老師的精心教 育指導(dǎo)下，四年的學(xué)習(xí)生活使我學(xué)到了很多專業(yè)知識(shí)和做人的深刻道理，無論是課 程設(shè)計(jì)還是畢業(yè)設(shè)計(jì)，指導(dǎo)老師都給了我莫大的鼓舞和幫助，尤其是在四年之后的 畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我所選的課題不僅使我進(jìn)一步掌握了機(jī)械及其相關(guān)知識(shí)，同時(shí)， 使我理解了現(xiàn)代化機(jī)械行業(yè)中的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，這將對我以后的工作有很大的幫助， 我的指導(dǎo)老師任靖日教授更給予了我很大的幫助，它提供了大量的設(shè)計(jì)資料，并耐 心的講解設(shè)計(jì)思路，和我一起討論并解決一些設(shè)計(jì)上存在的問題，嚴(yán)格要求設(shè)計(jì)標(biāo) 準(zhǔn)，使我能掌握和順利完成對微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)，在此我對系里的所有老 師和我的指導(dǎo)老師表示衷心的感謝！