多用滑動摩擦磨損試驗機設計【含10張CAD圖帶答辯ppt】
【需要咨詢購買全套設計請加QQ1459919609】圖紙預覽詳情如下：
I多用滑動摩擦磨損機設計摘 要摩擦學一直是科學家們一直不斷研究的學科，實驗就完成研究的一項很重要的途徑。摩擦磨損試驗機可以非常詳細的測出實驗數據，幫助人們更細致的了解和掌控摩擦學?，F在市場上正在出售的都是適用于商業(yè)化的摩擦磨損試驗機，相比于學校中適合研究學習的試驗機價格上要高出很多，而且結構繁瑣，無法達到教學研究使用的要求。在仔細研究學習了摩擦學原理后，查找了許多關于磨損試驗機工作原理的參考文獻，經過一系列的研究與思考做出了一種簡易的多用摩擦磨損試驗機作為本次畢業(yè)設計。本次實驗機采用柱盤式的機械結構，沒有液壓部件，緊湊的裝載部件，穩(wěn)定的裝載，更少的動力測量裝置，簡單而直接的測量，減少中間環(huán)節(jié)錯誤，簡單的加工，可靠的工作和低成本。該機可以進行多種滑動摩擦試驗，試驗過程的上試件可以自由更換，實驗進行非常方便；下試件做成圓盤樣式，可有效控制成本，使實驗進行的過程中不會受到成本問題帶來的阻礙。關鍵詞：試驗機； 摩擦； 磨損； 試驗裝置IIAbstractTribology is a discipline with relatively strong practicality, and experimentation is an important part of studying tribology. The friction and wear tester can measure the experimental data in detail and help people to understand and control the tribology. The commercial friction and wear testing machine is now being sold in the market and the price is high, and the structure is very complicated. It is not suitable for the laboratory teaching in the school.After careful study of the principles of tribology, many references have been found on the working principle of the wear tester. After a series of studies and reflections, a simple multi-use friction and wear tester was designed as the graduation design. The experimental machine adopts a cylindrical disc type mechanical structure, no hydraulic components, compact loading parts, stable loading, less power measuring devices, simple and direct measurement, reducing intermediate link errors, simple processing, and reliable work And low cost. The machine can carry out a variety of sliding friction test, the test specimen can be freely replaced during the test process, the experiment is very convenient; the next test specimen made of disc style, can effectively control the cost, so that the process of the experiment will not be subject to cost problems Impediments.Key words： Testing Machine；Friction；Wear； Testing Device目 錄第一章 緒論 .........................................................51.1 課題研究的目的、意義 .........................................51.2 試驗機的類型和作用 ...........................................61.2．1 摩擦磨損試驗機的種類根據功能特點可分為： ..............6第二章 對摩擦磨損試驗機造成影響的因素 .............................132.1 試驗參數的影響； ............................................132.2、負荷對實驗的影響； ........................................15第三章 方案分析與結論 ..............................................173.1 整體分析 ..................................................173.2 制定設計方案 ..............................................17方案一： ....................................................17方案二： ....................................................18設計方案三： ................................................193.3 方案比較 ..................................................20第四章 結構的設計與相關計算 ........................................214.1、主要的性能指標 ............................................214.2、主傳動系統(tǒng)的設計流程 ......................................214.2.1 電機的選擇與計算： ....................................214.2.2 主軸計算： ............................................224.2.3、主軸上鍵的強度校核： .................................2444.2.4、橫梁的強度校核： .....................................244.2.6、軸承的校核： .........................................25第五章 摩擦磨損試驗機的整體結構示意圖 .............................285.1、整體結構 ..................................................285.2、箱體設計 ..................................................315.3、橫梁設計 ..................................................315.4、支架設計： ................................................325.5、摩擦銷的設計： ............................................335.6、摩擦盤夾持器的相關設計： ..................................33第六章 總 結 .......................................................34參考文獻 ...........................................................365第一章 緒論1.1 課題研究的目的、意義摩擦學是包括了許多學科一門綜合科學，研究的主要內容有機械學、摩擦學材料等為主，同時也涉及到了流體力學、固體力學、流變學、應用數學、物理學、化學材料學等。摩擦學研究的出發(fā)角度是機械學、材料科學和表面科學，一直在整理融合相關科學的知識技術和最新的研究成果，可以以數據的形式直觀地展現出來，研究新的科學理論、新的機械結構，加速摩擦學和減磨、抗磨技術的發(fā)展，并努力在實際生活中可以應用，并達到可觀的節(jié)能效果、大大的提高了機械的工作性能以及使用壽命、同時可以方便快捷的方式完成的摩擦、磨損和潤滑之間的實驗。目前摩擦磨損試驗機還沒有得到廣泛的應用是有少數的發(fā)達國家才有生產本產品，而我國在上個世紀 60 年代正式開始研制摩擦磨損試驗機，開始研究出來的產品是四球摩擦試驗機與 MM-200 磨損試驗機，一直到到后來經過國家技術人員的努力研究出環(huán)塊摩擦磨損試驗機和立式萬能摩擦磨損試驗機等?，F在工程機械行業(yè)發(fā)展迅速，人們已經意識到磨損的危害。 為了深刻的理解磨損機的工作原理以減少危害，各國科學家在各種材料使用的問題下完成了很多磨損實驗，但在特殊的環(huán)境下實驗室比較難以進行的，得到的研成果少， 最主要的是缺少相關測試設備。二十世紀前期，第一臺摩擦磨損試驗機于 1975年問世，美國潤滑工程師學會編制了“摩擦磨損試驗裝置”中記載了上百種不同類型的實驗，但由于就夠的限制成完成的實驗比較單一。 近幾十年來，測試實驗也在快速的發(fā)展，但是大多數試驗機是由企業(yè)根據工作需求和實際工作情況自行設計的，很少有專門為研究部門提供的，這些試驗機也都是結構比較復雜，價格相對較貴，因此試驗機的類型也是影響實驗結果的關鍵。摩擦磨損的在生活中比比皆是,如在汽車、設備、航天、和農業(yè)機械等都有存在著摩擦磨損的嚴重問題。根據數據顯示，全世界的能源消耗中大約有有1/2- 1/3 是摩擦磨損的消耗，如果可以通過摩擦磨損實驗可以減少這樣的能源消耗，就是一項重大的科技突破。磨損造成的失效是機械零部件的三種主要失效形式之一，摩擦磨損會造成大量的零件失效，所以產生了大量的經濟損失。6而現在機械設備存在于生活的每個角落，它們可以代替人們完成重載、高速以及高效率的工作，也因摩擦磨損正在消耗機器設備的這些功能，為了控制和改善這種狀況科學家們也正在做大量的實驗，逐步完善提高這方面的技術。1.2 試驗機的類型和作用1.2．1 摩擦磨損試驗機的種類根據功能特點可分為：1、載荷范圍：（1）超納米摩擦磨損試驗機；（2）大載荷摩擦磨損試驗機（1000KN）；（3）微米級摩擦磨損試驗機(10N）；（4）納米級摩擦磨損試驗機（0.1mN-1KN）2、摩擦運動方式：（1）線性往復摩擦磨損試驗機；（2）線性旋轉組合摩擦磨損試驗機；（3）旋轉摩擦磨損試驗機；（4）振動摩擦磨損試驗機；（5）高速旋轉摩擦磨損試驗機。3、摩擦副：（1）高頻率摩擦磨損試驗機；（2）高溫摩擦磨損試驗機；（3）環(huán)塊摩擦磨損試驗機；（4）真空摩擦磨損試驗機；（5）球盤摩擦磨損試驗機；（6）銷盤摩擦磨損試驗機；（7）四球摩擦磨損試驗機1.2.2 具體實例介紹摩擦磨損機1、 環(huán)塊摩擦磨損機（1）主要用途：測量各種潤滑劑的承載能力。在試驗開始前測量好試件重量、尺寸等重要參數，在與試驗后進行對比，由試件上磨痕寬度、試件的變化等參數可對材料的摩擦性能進行判定，可以測試出金屬、非金屬材料的滑動摩擦性能。在實驗進行過程中，通過定量和變量的實驗，對實驗參數（載荷、線速度、潤滑條件）進行測算，可以得到不同材料所帶來的摩擦系數。（2）產品外形7（3） 技術參數：1、最大試驗力：5000N 2、主軸轉速范圍內：100~1500r/min3、試驗力杠桿比： 10 ：14、摩擦力桿標尺刻度：0.5N/100mm5、試驗油溫度范圍： 室溫~100℃6、試驗力施加速率： 8.92~13.33N/s7、標準試環(huán)尺寸：φ49.22mm×13.06mm8、標淮試塊尺寸： 口 12.32mm×19.05mm9、試驗機外形尺寸（長×寬×高）mm：主 機：1140mm×660mm×1620mm施力裝置：460mm×460mm×900mm 2、四球摩擦磨損試驗機（1）、主要用途8該機器以點接觸滑動摩擦的形式，可測定潤滑劑的承載能力。（2）、主要技術參數1）試驗力范圍:60N~10kN；誤差±1%2）摩擦力測試范圍：0~300N；誤差±3%3）主軸的轉速范圍：200~2000r/min；可存在誤差為±10r/min 4）摩擦副工作的環(huán)境溫度控制范圍：室溫~200℃； 5）試驗可進行的時間控制范圍：1s~99h6）主軸轉速控制范圍 1~1×10-6轉(3) 產品外形3、高溫往復摩擦磨損試驗機（1）主要用途與功能9主要用途在于對材料和表面涂層在高溫環(huán)境下的摩擦磨損測試。這要機器使用的是磁致驅動可進行自動加載，可在高溫、潤滑的條件下完成點、線、面接觸形式的測試。（2）參數指標1）行程范圍：1 ~ 10mm；精度±0.01 2）摩擦力測量范圍：0 ~ 100N；精度 3% 3）試驗力范圍 1 ~ 200N；精度 1% 4）摩擦副的形式：銷-盤摩擦、球-盤摩擦、柱-瓦摩擦 5）直線往復式運動6）測試環(huán)境溫度范圍：室溫~800℃；(3) 產品外形4、材料端面高溫摩擦磨損試驗機(1) 主要用途：該機主要用于在高溫狀態(tài)下以滑動摩擦的形式對端面、銷盤等試樣進行摩擦磨損性能的評定。該機器使用的是液壓閉環(huán)伺服系統(tǒng)在未加10載，使用這種試驗力的加載方式可以是機器運行平穩(wěn)可靠，并且力的大小可控；并且計算機可控制主軸的轉數、轉速、時間等參數，可事實記錄實驗數據并繪制，調閱、存儲、打曲線圖。(2) 主軸及其驅動系統(tǒng)產品型號 MMU-5G試驗力范圍 50～5000N試驗力精度 ±1％主軸轉速范圍 1～2000 r/min最大摩擦力 300N測試環(huán)境溫度范圍 室溫～1000℃外形（長寬高） 1200mm×810mm×1700mm這種嵌入式計算機，能夠達到對整機與試驗全過程的控制，可以顯示出各種參數，并能夠自動記錄存儲時間曲線－摩擦力－時間曲線和溫度。(3) 產品外形115、 高速端面摩擦磨損機（1）主要用途：這臺機器能夠在一定的壓力下，用滑動摩擦的形式，在大范圍的轉速內和可變化的潤滑條件下，可評估金屬、潤滑劑、涂層、陶瓷、塑料、橡膠等材料的摩擦磨損性能。這臺機器優(yōu)點是摩擦副種類多、微機控制方式靈活、高溫工作、可大范圍調速，方便使用等特點。（2）技術參數與指標：1） 試驗載荷：0～2000N（示值誤差±0.5％） 2） 主電機功率：5.5KW （三相 380V）3) 轉速（變頻無級調速）：0～5800 轉/分 4) 表面溫度測量范圍：室溫～300℃（示值誤差±1℃） 125) 油箱溫度控制范圍：室溫～200℃（示值誤差±5℃） 6) 摩擦力矩測量：0～20 N?m （示值誤差±0.5℃） 7) 標準試樣尺寸 上試樣 外徑：﹤Ф120mm；內徑：﹤Ф110mm；下試樣：﹤ Ф 125mm 8) 電源：三相電機、380V、40A、專用數據處理計算機、19 寸液晶、1 通訊卡、RS-485 通訊卡(3) 產品外形131.3 小結根據上述摩擦磨損試驗機分析，得出本次設計的主要思路，完成多用滑動摩擦磨損試驗機的設計，在設計過程中完成機械結構部分的設計并完成 CAD 二維圖的繪制，并給出以下參數：(1) 主軸轉速范圍：0~3000 r/min、無級調速；(2) 機器工作的環(huán)境最高溫度 1000 ℃；(3) 加載力可調范圍：0~20 N，砝碼加載；(4) 試件的最大尺寸為 Φ80 mm，試件最大厚度 10 mm。本次設計要求設計合理，結構使用得當，計算數據準確，以達到本次設計的標準。14第二章 對摩擦磨損試驗機造成影響的因素摩擦磨損試驗就把生活中發(fā)生的或是預計發(fā)生的摩擦磨損現象放在實驗室中進行測試、測算，并尋找到好的辦法去改良、規(guī)避這樣的摩擦磨損，在實驗的過程中，選定的參數進行單一變量的測量方法研究摩擦磨損試驗系統(tǒng)，其中會有其他元素的對實驗產生影響。所以，在設計摩擦磨損試驗機時，要考慮到一些因素的組成，如圖 2-1 所示是基本的系統(tǒng)圖，測試參數可由實驗時的需求選定。圖 2-1 ，1 、 2 摩擦件；3、潤滑劑；4 氣氛152.1 試驗參數的影響；（1）運動形式的影響摩擦副和試件的形狀可以確定運動的方式。在確定試驗機前，需要對摩擦副部分進行確定，在這部分中的運動形式有：滑動摩擦、滾動摩擦、自旋式和沖擊式，不同的摩擦形式都會對應著不同機構的使用方法。所以，實驗前必須對照好實驗所需摩擦副，再進行選擇試驗機。不同的試驗機也有著不同的實驗精度，在實驗過程中也必須把握好試件的材料選擇。（2）、負荷的影響實驗的穩(wěn)定性對實驗結果會產生很大的影響，而負荷就是影響這一因素的關鍵參數，試驗機對加載力的要求是有確定范圍的，因此，加載系統(tǒng)的選擇方面必須要慎重，以盡量減小摩擦阻力為原則進行選擇，較常用加載方式以液壓式、機械式、電磁式為主。液壓加載方式最大的不足點就是不容易維持負荷的穩(wěn)定。然而，機械式加載就彌補了這方面的缺點，這種加載方式可拆分為杠桿加載、彈簧加載、砝碼加載等，其優(yōu)點就是設計結構簡單，方便操作，在加載時不會產生震動和沖擊，不用考慮負荷問題。雖然彈簧加載產生振動小，但精度并不高，加載力的范圍有限。電磁加載就可以有效解決上述兩種方法中的問題，可以完成負荷的自動控制，但是很少有試驗機把這種成本高、結構復雜的加載系統(tǒng)安裝在實驗機上。(3)、滑動速度的影響；滑動速度作為一個重要的參數會對實驗結果產生很大的影響?；瑒铀俣仁且环矫?，在方向上也分為單向滑動、往復滑動，所以，技術人員就會根據滑動方向設計出相應的試驗機，其中往復滑動也包括擺動式滑動和直動式滑動。為了達成擺動的方式常用凸輪機構或者曲柄搖桿機構來完成，同時也可以使用伺服電機和步進電機來完成此目的?；瑒铀俣仍趯嶒炦^程中必須可以在一定的范圍內進行調整以達到實驗目的，一般情況下會使用有級調速和無級調速。其中有級調速的方式是通過變換齒輪的大小或用 V 帶傳動的方式改變速度比來完成而。無級調速有兩種方法:（1）使用摩擦輪和差動輪系進行機械式無級調速，速度的可調節(jié)范圍不大，（2）無級調速電機可以完成這樣的操作，像直流伺服16這樣的電機就可以完成 0-2000r / min 的調速范圍，如果想使用電機完成無級調速，就必須要配合速度控制環(huán)節(jié)，使用閉環(huán)控制可以使速度更加穩(wěn)定。(4)、溫度對試驗機的影響；溫度也同樣可以控制實驗的結果。不同的溫度環(huán)境下材料會出現不同的狀態(tài)，對摩擦的影響會很大，有的試驗必需要在限定的溫度環(huán)境下進行，而這方面的試驗機也并沒有大量生產，對實驗的數據收集造成了很大的影響。高溫環(huán)境不僅對試件的性質造成影響，同樣也會影響到實驗機的結構、材料等因素。若想達到高溫效果通常會采用電阻絲加熱，或高頻加熱。低溫操作時就簡單得多，低溫冷卻或保持環(huán)境溫度低。(5)、氣氛的影響；有的實驗也會對濕度或者真空有明確的要求。其中濕度是較容易就覺得因素，可以把實驗部分密封起來在密封袋中加水，通過濕度計的測量，就可以實現實驗的濕度要求。相比之下，真空的要求就會很高，絕對的真空還是很難實現的，但是一般情況下會使用泵來抽去密封容器的空氣來達到真空的效果，這樣會有一定的誤差。（6）、試驗時間對試驗機的影響；實驗時間同樣會對實驗結果會產生一定的影響，一般情況下試驗機會安裝計算機終端，試驗時間會通過計算機軟件進行控制，而且會自動繪出時間變化曲線，方便看出實驗結果。2.2、負荷對實驗的影響；（1）在設計裝置時，需要有一個結構專門測量負荷，這種裝置會根據加載方式而定。舉例說明：如 Timken 試驗機的杠桿砝碼加載方式，負荷值是可以簡單直觀的根據砝碼得到的；如 AMSLER 試驗機由彈簧變形來確定負荷值，并通過游標顯示變化量的，在進行計算可得結果；如 MQ-800 型四球式摩擦試驗機是屬于液壓加載，其負荷值是通過壓力計算得到的。包括上述的實驗基金，都可以用安裝負荷傳感器，直接測得負荷值，安裝時應靠近摩擦副的位置以減小誤差。17（2）摩擦力、摩擦系數產生的影響；一般在實驗機上會安裝一個裝置去測主軸上的扭矩，或者在試件上安裝測摩擦力的裝置這樣就可以得到摩擦力、摩擦系數、主軸扭矩，由公式可知u=F/P ，P：負荷， F：摩擦力，就可以算出摩擦系數。測主軸上的扭矩通常使用彈性元件來測量的；如果測量摩擦力，在試件轉動時沿著轉動方向安裝檢測裝置，這樣放置可以減小摩擦阻力，放置測量時增加阻力值，有效的提高實驗精度 。圖 2-4 （3）速測裝置的影響；有的試驗機實驗過程中需要確切的速度值，會在實驗機上安裝測速裝置，一般使用機械式計數器，記錄時間和轉數得到速度。（4）測溫方法對實驗的影響；測溫方法相對復雜，一般情況要測量潤滑劑溫度或是摩擦副的摩擦面溫度，最不容易完成的就是摩擦面溫度，因為在實驗過程中，試件的表面溫度在不斷變化，而且沒有儀器可以觸碰到，所以只有紅外測溫法能完成測溫。（5）磨損量對實驗的影響；在實驗中一定會產生磨損，而磨損量也會對實驗產生一定的影響。通常測量磨損量的方法就是在試驗之后把時間取下來，根據劃痕，質量上的改變，進18行對比計算去估計其影響。19第三章 方案分析與結論3.1 整體分析根據前幾章的分析：加載系統(tǒng)是試驗機主要承載的負荷、主傳動系統(tǒng)是由電機傳遞給主軸的再傳給試件、摩擦盤夾持系統(tǒng)是為摩擦副專門設計制作的方便夾持試件、加熱及冷卻系統(tǒng)可以給實驗一個良好的工作環(huán)境、等主要部分。上述的各個部分都有多種可選擇，多種組合方式，同樣也能得到不同的可組合方案。3.2 制定設計方案方案一：如圖 3-1 所示20圖 3-1 設計方案一的組成與分析：(1) 主傳動系統(tǒng)：以同步帶鏈接主軸與電機，驅動方式選用三相異步電動機和變頻器的驅動，試件轉動速度與電機保持一致；(2) 加載系統(tǒng)：為了達到大范圍的加載力控制選用伺服控制可以進行持續(xù)的加載力；(3) 摩擦盤夾持系統(tǒng)：為了方便夾持試件制作特殊的夾持器，夾持器夾緊可以使試件固定從而隨著主軸一起轉動；(4) 摩擦銷進給系統(tǒng)：通過分度盤和手動旋轉調節(jié)橫桿前后移動，可以方便調節(jié)摩擦副的位置。 方案二：如 3-2 所示。21圖 3-2設計二方案的組成與分析：(1) 主傳動系統(tǒng)：通過 V 帶和帶輪鏈接電機和主軸再帶動摩擦盤轉動，可以提高電機的傳動效率；(2) 加載系統(tǒng)： 電機作為動力源控制加載，再由滑塊和 T 型導軌調節(jié)加載力；(3) 摩擦盤夾持系統(tǒng)：為了方便夾持試件制作特殊的夾持器，夾持器夾緊可以使試件固定從而隨著主軸一起轉動；設計方案三：如圖 3-3 所示。22圖 3-3 設計方案三各部分的組成：(1) 主傳動系統(tǒng)：由三相異步電動機、變頻器直接鏈接主軸中間不加其他結構；(2) 加載系統(tǒng)： 砝碼加載以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性；(3) 摩擦盤夾持系統(tǒng)：為了方便夾持試件制作特殊的夾持器，夾持器夾緊可以使試件固定從而隨著主軸一起轉動；(4) 摩擦銷進給系統(tǒng)：通過分度盤和手動旋轉調節(jié)橫桿前后移動，可以方便調節(jié)摩擦副的位置，同時添加可旋轉分度盤可進行調節(jié)橫梁，方便調節(jié)與加23載。(5) 加熱、冷卻系統(tǒng)：在摩擦副外面添加加熱箱，加熱箱與底座之間用隔熱板隔開，以起到保護作用。3.3 方案比較方案一，使用同步帶傳動電機的動力，沒有改變傳動效率使傳動較為平穩(wěn)，這樣可以防止過度的載荷損壞電機，由于使用齒輪傳動，會造成較大的噪音并且伴隨著震動，而齒輪與需要提前進行剛度、度的校核，工作時也會出現損壞導致工作的阻礙。伺服控制加載不是最合理的方式，這樣做會使成本變高，機器變得更復雜，操作不順會造成失誤，得不償失。橫梁的剛性差，在實驗中無法達到標準，對實驗結果影響較大。方案二，V 帶鏈接主軸與電機是一個較好的選擇，既可以提高傳動效率又可以減小加載時的沖擊，運行平穩(wěn)可以降低大量的噪音，使主軸與電機之間的熱影響較小。特殊制造的摩擦盤夾持器在旋轉的精度方面和整體性得以保障。電機控加載可以維持連續(xù)性，加載力在一定范圍可進行調整，T 型導軌與橫梁的配合會使整體結構更加穩(wěn)定。但是工作效率比較低，設計復雜，制作成本高，不適合本次設計。方案三，使用的電機直接接到主軸上，避開齒輪的磨損，以及傳遞效率的降低，簡化了結構，卻規(guī)避了許多影響因素，特殊制造的摩擦盤夾持器在旋轉的精度方面和整體性得以保障。電機控加載可以維持連續(xù)性。砝碼加載雖然不如電機加載范圍大，但是更加穩(wěn)定，更加適用于學習研究的過程，準確的數據可以讓實驗室總結出的規(guī)律更加精準，誤差小。立柱下端的旋轉盤與特制橫梁相結合是非常穩(wěn)定的，并且容易調整固定，無論在使用操作上還是實驗精度方面都起到良好的作用。經過分析可以得出結論，我的選擇更傾向于砝碼加載，電動機直接驅動主軸，即簡化結構節(jié)約成本，又可以達到實驗的目的和要求，滿足設計的需求。所以使用方案三。24第四章 結構的設計與相關計算4.1、主要的性能指標由前幾章中的分析比較，和第一張確定的參數數據可知：4.2、主傳動系統(tǒng)的設計流程試驗機的主傳動路線為：變頻調速三相異步電動機→主軸→摩擦盤夾持器→摩擦盤。4.2.1 電機的選擇與計算：摩擦銷和摩擦盤之間的動摩擦系數： 則摩擦產生的最大功率 ： (4-1)“注： Pm 是摩擦產生的最大功率(Kw)、 F 是相互作用力(N)、 v:是相對運動速度(m/s)、f 是滑動摩擦系數、 Fn 是正壓力（N）、 R:是摩擦力作用電相對旋轉軸的距離（m）；”Pm＝ ＝ ＝0.251 KaxfFn2/60R??120.43/60???滾動軸承的傳動效率 ： 則總傳動效率： 電動機的輸出功率： (4-2)總P出 ＝ ?m25出PKw 0.269598.01＝ ?為了使電動機的功率留有余量，負荷率取：0.85“根據參考資料得，選擇的電機型號為 YVF280M1-4(摘自 JB/T 7118-2004)該電機的主要參數為： 額定功率 ； 額定轉矩 ；同步轉速： ； 電機軸： ?！苯Y構圖如圖 4-1、 4-2 所示圖 4-126圖 4-24.2.2 主軸計算：1、主軸轉速、輸出功率、轉矩計算：由電機計算可得出 ， KWPm256.0?min/30rn?則轉矩 NnTm .790256.99?2、軸的最小直徑相關計算：計算公式為 （4-15）??3032.095nPAdT???選擇主軸使用的材料為 ，根據手冊可得：rC4??126,50?AT?則 ， 取md51.302.16???d6?所以主軸上直徑最小處： mm3、主軸的結構相關設計（1）擬定軸上的零件裝配方案，（2）確定軸向定位的需要的軸各段直徑和長度：見圖 4-727圖 4-7 1）為了滿足帶輪的尺寸要求 ，mL172??d241??2）初步選擇滾動軸承。因軸承受有徑向力和軸向力的作用，故選取深溝球軸承和推力球軸承，初步選取 0 基本游隙組，標準精度級的深溝球軸承 6206 和推力球軸承 51206，其尺寸分別為 、mBDd16230???，故 ， 。mBDd75230???4?L5043??3）根據結構要求擬定 ， ；L36?832， ；1054?md405??， ；L65?365?， 。3276??d2076??（3）、軸的強度校核：按扭矩的強度計算，如下：（4-16）??TTdnPW?????32.095已知 ，??25min,/0,56. ??TmrK?則 32.09814dT??由設計得軸的最小直徑是 ，d2076????TT ??????59.02.3814min則其他各段也符合要求。284.2.3、主軸上鍵的強度校核：鍵所在的軸，直徑為 24mm，根據機械設計手冊 （ 摘自 GB/T1095-2003，GB/T1096-2003)選取鍵的尺寸選定為 ，普通平鍵連接的強度條8714?件為:(4-17)3210[]kldTpp????式中： d 是軸的直徑；l 是鍵的工作長度，l=L-b=14-8=6；h 是鍵的高度；[p]是許用壓力；k 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h,T 傳遞的轉矩,取，則24,7,14,[]0phl???33 3d202.5101.56[]10a624kllFTp MPapP? ???????:所以，鍵的強度是滿足要求的。4.2.4、橫梁的強度校核：橫梁承受的是實驗室的加載力，無論是軸向力或是切向力最大為 20 N，在試件一端固定在橫梁上后，對橫梁的沖擊依然很小。所以，橫梁是可以承受強度和剛度的載荷，并且滿足試驗機設計合理性。4.2.5、絲杠螺母副的計算：螺母的軸向位移： (4-18)2lspx???式中： φ 是螺桿轉角，rad；s 是導程，mm；p 是螺距，mm；x 是螺紋線數； 令該螺紋為單線螺紋，則 x＝1；摩擦銷移動的距離為 40 mm，可設定螺紋長度 L＝50 mm；設計使螺紋移動 40 mm，手輪轉動為 8 圈，即：rad 2816????29mm (4-19)240516lpx?????由此可知： mm sp螺紋中徑： (4-20)20.8[]Fd??式中： Ψ 為螺母的參數，整體式螺母取 1.2 - 2.5，分體式螺母取 2. 5- 3.5；P 是螺紋副的壓強，N/mm2；可取 ； 2,[]9p??帶入數據，有： mm 200.8..843pFd??由系統(tǒng)結構特點，?。? mm ；2.517.??絲桿公稱直徑 d=20,小徑：20-5.5=14.5mm螺母高度： mm 2.3Hd??絲桿旋轉圈數： 57(102)np??:基本牙型高度： mm 0...h??工作壓強： 2110.014[]3.42.57Fp pdn???工作收到的壓強可以滿足要求。為了保證自鎖，螺紋升角: ??0'f.9arctnarctn4258osos???螺紋牙根部的寬度： mm0.65.3.bp?304.2.6、軸承的校核：在整個試驗機的結構設計中，用到了三處軸承：主軸 3 上到軸向力和徑向力使用深溝球軸承和推力球軸承、絲杠、橫梁旋轉軸處的軸承使用的是角接觸球軸承。后兩處軸承的作用在于支撐，受力小，不進行計算；再此需要校核深溝球軸承和推力球軸承校核：深溝球軸承、推力球軸承的使用壽命校核1 根據主軸設計可知： mNnPTm .7903256.095950????由帶輪計算可知：d8.75?on20??o?則 NdTFt 79.2108.7592??? NFntr 14.763cos20tan.cosa?????0ta?則 0?taF查機械設計得深溝球軸承的最小 e 值為 0.22，故此時0eFta?312、初步計算當量動載荷 P，根據式（4-22）（4-21）)(arpYFXf??查機械設計得 ，取 ；2.1~0pf 2.1?pf0,?YX則 NP48.597.28.1???3、由公式（4-23）得軸承應有的基本額定動載荷：（4-22）?6'10hnLPC?則 N24.13753148.2596????4、演算軸承壽命，根據公式（4-24）（4-23）????????PCnLh601hLh 502.148.259376013?????????則該軸承符合設計要求。32第五章 摩擦磨損試驗機的整體結構示意圖5.1、整體結構摩擦磨損試驗機的 CAD 二位模型圖如圖 5-1、5-2、5-3 所示。圖 5-1 正視圖335-2 左視圖345-3 俯視圖355.2、箱體設計箱體尺寸如圖（5-4）所示圖 5-4 365.3、橫梁設計橫梁是試驗機的重要組成部分，需要承擔加載力時的重量載荷，其設計也是非常關鍵的，如果材料的強度不足會產生輕微的彎曲，所以設計了一個特殊的橫梁承擔主要載荷，結構示意圖圖（5-5）所示：圖 5-5 橫梁試件由橫梁的右端的孔插入固定可以完成過渡配合，保證好位置的準確性，減少加載時機器工作的摩擦力最大限度保證實驗數據穩(wěn)定。5.4、支架設計：本次設計使用的是滑動支架，與絲杠和立柱相連接。在拆裝試件時，這個支架是一個旋轉軸負責橫梁的轉動，絲杠由手輪控制其前后移動，完美的配合可以控制試件的工作的位置。支架的二維視圖如圖 （5-6）所示。37，圖 5-6 支架5.5、可替換摩擦副的設計：摩擦銷的上端設計為托盤，可放置砝碼，下端為可替換的多種測試件，可替換為盤——盤摩擦、銷——盤摩擦等，多種滑動摩擦形式。夾持器中間是中空結構，后面有螺紋，需要將測試件從夾具的后端放入然后應用配套的零件旋緊。在針對高溫摩擦測試實驗的熱脹冷縮的特點，可在夾具中心加入微型彈簧來保證測試件始終保持被夾緊狀態(tài)。摩擦副上端立柱，如圖 5-7；摩擦副可替換試件，如圖 5-8。38圖 5-739圖 5-85.6、摩擦盤夾持器的相關設計：為了更換摩擦盤時方便，特制了一種夾持器，在摩擦盤的更換過程中，由于尺寸大小不同不能進行螺栓鏈接，使用夾持器就可以夾緊不同型號的摩擦盤，尤其是一些易碎材料，更加無法鉆空，而夾持器就可以解決這樣的問題。 首先夾持器是固定在主軸上的，在電機轉動后可以隨主軸一起完成轉動的運動效果。如果摩擦盤更換成更薄一點的試件可以下面添加了一個墊片，可以隨時調整厚度，便于更換并且夾緊不同厚度、不同種類的摩擦盤。40第六章 總 結多用滑動摩擦磨損試驗機是進行多種滑動摩擦磨損試驗的有效設備，廣泛運用于對各種實驗性摩擦磨損性能進行測試和評價，這是有效的進行實驗教學的必備設備。所以本文對多用摩擦磨損試驗機的原理和結構進行了詳細的介紹，也計算出了試驗機的基本參數，并設計出了試驗機的相關結構、CAD 造型和計算，為試驗機的設計和制作提供了參考依據。本次設計在滿足了整體設計要求的前提下，努力把結構設計簡單，降低制造成本，并且沒有一味地要求高精度，適合進行實際生產。設計過程中使用了比較簡單的方法實現相同的功能，例如，在摩擦盤與摩擦銷的分離和摩擦銷的安裝的功能上，并沒有采用比較高精度的電動機帶動絲杠螺母的結構，而是使用了比較簡單的旋轉結構，用這種純機械結構來實現，可以保證足夠的精度，也可以簡化結構、降低制造成本，制造、安裝和維修都變得更加簡化。另外，摩擦銷和摩擦盤的設計都很靈活，均適用尺寸、結構不同的摩擦副試驗，例如尺寸不同的摩擦件，不同的摩擦盤。同時也設計了特殊的夾持系統(tǒng)，這種設計也充分體現了互換性設計的思想。本次設計完成了摩擦磨損試驗機的結構設計和有關參數的數據計算，而電氣控制系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)并不包含在本次設計之中，還需要進一步的補充。轉眼間就到了快畢業(yè)的時間， 這一段時間的畢業(yè)設計即將過去。 在任教 授的精心指導下， 我們的畢業(yè)設計也要告一段落， 導師的淵博知識、高度的責任心、態(tài)度的嚴謹和嚴于律己待人誠懇的思想品德深深的影響到了我， 使我順利的完成了我的設計， 并且得到了讓我終生受益的寶貴財富 。 任教授在我完成畢業(yè)設計期間，悉心教導，找出問題并幫助我挨個解決， 在此向我的導師任教授致以崇高的敬意和誠摯的謝意。這次畢業(yè)設計的完成， 不但使我鞏固了大學4年所學的專業(yè)知識， 也讓我了解到以前沒有探索過的知識， 在設計過程中， 也會碰到各 種 各 樣 的問題， 雖然會令人感到煩惱， 但是探索的過程卻會讓人心情愉悅 。 通過本次畢業(yè)設計，我深刻41認識到了自己所學會知識的不廣和不精，但是我相信本次設計會為我將來學習生活和工作奠定了良好的基礎。 在完成論文的過程 中，也得到了 同學的幫 助、指點。特別是在軟 件畫圖方面， 我們互相學習，一起研究交流，更加細致的掌握了CAD的各項功能。這會使我們收獲都頗為豐富。在最后，我還要感謝我大學四年的所有老師，他們教會了我大量的專業(yè)基礎知識，才會使本次畢業(yè)設計才會順利完成。42參考文獻? [1] 章壽漢 . 漿紗機織軸卷繞機構的效率[J]. 華東紡織工學院學報. 1982(01):53-64.? [2] 張繼恒. 要啟發(fā)學生積極思維[J]. 人民教育. 1982(11):48-50.? [3] 張壽春 . HWS-5 數顯式小負荷布維硬度計[J]. 試驗機與材料試驗. 1987(03):51.? [4] 孫正原. 談談液壓捆扎機[J]. 中國郵政. 1994(05):11-12.? [5] 唐利強 ,易有根, 高永毅. Ne 原子庫侖孔的多體理論計算[J]. 湘潭師范學院學報(自然科學版). 2003(02):23-26.? [6] 邢玉濤 . 全封閉濕式多盤制動器的數值模擬分析[D]. 青島大學. 2007.? [7] 姚德方 . 新型電腦刺繡機針桿機構設計分析[D]. 北京工商大學. 2009.? [8] 沙小偉 . Q460 高強度鋼內螺紋冷擠壓工藝基礎研究[D]. 南京航空航天大學. 2010.? [9] 王紅燕. 高校教師職業(yè)道德建設研究[D]. 山西財經大學. 2010.? [10] 趙清源 . 我國投資抵免政策對防治工業(yè)污染的影響[D]. 貴州財經學院. 2010.? [11] 陳新洲. 血清蛋白質指紋圖譜診斷模型在腎癌中的應用及臨床意義[D]. 醫(yī)科大學. 2010.? [12] 白小紅 . 變分迭代算法在雙比例延遲微分方程中的應用[D]. 長沙理工大學. 2010.? [13] 陳旭 . 高速鐵路基坑鄰近建筑物的監(jiān)測及安全評價[D]. 長沙理工大學. 2010.? [14] 秦艷姣. 水庫移民村落的私人互助研究[D]. 廣西民族大學. 2010.? [15] 李丹 . 常壓空氣網柵脈沖電離室型測氡儀的設計與實現[D]. 成都理工大學. 2010.? [16] 吳振華 . 冰片烯和冰片二烯聚砜樹脂的合成與表征[D]. 南京林業(yè)大學. 2010.43? [17] 何苗. 社會主義核心價值體系在網絡傳播中的“親和力”研究[D]. 合肥工業(yè)大學. 2010.? [18] 王治璽. Grouplet 變換及其應用研究[D]. 汕頭大學. 2010.? [19] 張晶 . 酯化麥芽糊精的制備及其特性研究[D]. 河南工業(yè)大學. 2010.? [20] 王德鋒 . 適度光反饋機制下希爾伯特變換法測位移[D]. 鄭州大學. 2010.? [21] 付金海. 仿人機器人機構設計與步行仿真[D]. 東北大學. 2010.? [22] 謝思思 . 微波輻射下淀粉與殼聚糖的改性與應用[D]. 南京林業(yè)大學. 2010.? [23] 逄敏莉 . 試論室內設計對建筑內部空間的補充和提升[D]. 遼寧師范大學. 2010.? [24] 琚晨焰. 組織芯片結合免疫組化研究人胃癌 Galectin-3 和 VEGF 的表達及其臨床意義[D]. 南昌大學. 2010.? [25] 蔣薇 . 對外英語文化新聞報道中的解釋性編譯研究[D]. 上海外國語大學. 2010.? [26] 王輝. 兒童非細菌性腦膜炎、周圍性面神經麻痹和非細菌性腦膜炎合并周圍性面神經麻痹的病因學研究[J]. 中國醫(yī)學文摘(耳鼻咽喉科學). 2011(01):48.? [27] 肖揚 . 改善低頻噪音和波場影響的偏移成像條件研究[D]. 中國地質大學（北京）. 2011.? [28] 張宗偉 . 某型飛機翼肋根部裂紋修理方法淺析[J]. 科技創(chuàng)新導報. 2011(14):118-119.[29] 劉晴. 含層狀硅酸鹽磨損自修復劑的減磨性能研究[D]. 北京交通大學. 2011.? [30] 趙中魁,張百平,王菁. 順酐裝置蒸汽系統(tǒng)控制算法優(yōu)化研究[J]. 化工自動化及儀表. 2011(06):34-38.? [31] 唐文俐,楊圣,陳華生. 顛覆與抑制——《蘋果酒屋的法則》的新歷史主義解讀[J]. 湖北函授大學學報. 2011(11):152-153.? [32] 劉衛(wèi) . 水平井牽引器配合組合儀在塔里木油田的測井實踐[J]. 中國石油和化工標準與質量. 2012(01):146.44? [33] 朱芩,杜文清,程斯倩,沈楠. 雄激素抵抗型前列腺癌的治療現狀及進展[J]. 吉林醫(yī)藥學院學報. 2012(03):51-56.? [34] 萬普鵬,孫全,杜志強,金啟前,趙福全. 鋁空氣電池汽車應用研究[J].汽車與配件. 2012(33):30-31.? [35] 胡強 . 第三次科技革命進程決定圖書館消亡[J]. 圖書情報工作. 2012(S2):63-65.? [36] 葉涌明. 改變實驗課教與學的習慣,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力[J]. 考試周刊. 2013(22):172.? [37] 彭文,李慶武,霍冠英,朱建春,趙小方. 基于計算機視覺的植物水分脅迫狀況監(jiān)測方法[J]. 科學技術與工程. 2013(09):7-11+24.? [38] 權秀敏 ,丁林,魏興 . 激光熔覆 Ni 基合金溫度場的數值分析[J]. 激光技術. 2013(04):135-138.? [39] 張軍保,陳亞琴. 淺析渠首電站水導瓦燒毀及頂蓋排水技術改造[J]. 陜西水利. 2013(05):92-93.? [40] 呂龍泉 . 軍用電子設備重載摩擦副摩擦性能研究[D]. 南京理工大學. 2013.? [41] 逄增媛,袁霞,王宏,徐陽,魏取福. Ag-PANI/PA6 復合納米纖維的制備及其氨敏性能研究[J]. 化工新型材料. 2013(10):75-78.? [42] 劉潺潺 . 固結磨粒雙絞合線鋸絲制造裝置設計[D]. 山東大學. 2014.? [43] 夏嚴峰 . 輕型機械臂柔性關節(jié)設計與實驗研究[D]. 哈爾濱工業(yè)大學. 2014.? [44] 李美芳 . 2010—2013 年高職院校通識教育的研究綜述[J]. 內蒙古師范大學學報(教育科學版). 2014(09):71-74.? [45] 劉延輝. Ti6A14V 鈦合金表面激光熔覆鎳基復合涂層及增強機理研究[D]. 華東理工大學. 2015.? [46] 趙暉. 長春新瑞藥業(yè)成本控制研究[D]. 吉林大學. 2016.? [47] 何勇 . 農行新羅支行財務預算管理系統(tǒng)的研究與分析[D]. 云南大學. 2016.? [48] 陶然. 基于價值鏈的目標成本應用研究[D]. 貴州財經大學. 2016.45? [49] 王文斌 . 多功能旋轉式摩擦磨損試驗機的研制[D]. 北京交通大學. 2017.? [50] 李揚 . 主被動相融合的抗沖擊柔性關節(jié)及其控制研究[D]. 哈爾濱工業(yè)大學. 2017.