【正文】 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 1 頁 共 37 頁 滑動摩擦磨損試驗機(jī) 摘 要： 摩擦磨損試驗機(jī)主要應(yīng)用于研究摩擦學(xué)產(chǎn)品的相關(guān)領(lǐng)域，目前，世界上只有美國、 英國、日本等少數(shù)幾個國家有摩擦磨損試驗機(jī)的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，許多資料表明現(xiàn)有的摩擦磨損試驗機(jī)所測試的式樣幾乎以滑塊、圓盤為主，而且可在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)載荷、速度、潤滑量、溫度等因素控制。而接觸導(dǎo)線式樣多以線材為主，同時要實現(xiàn)在電接觸條件下對載荷、滑動速度、電流、電壓等單、多因素的控制。因此為了保證點接觸線材在這方面的研究、實驗、開發(fā)，研制了一臺新型、簡易、性能可靠、成本較低的滑動摩擦磨損試驗機(jī)。 關(guān)鍵詞： 試驗 機(jī)、摩擦磨損、滑動 Sliding friction and wear test machine Abstract： The friction and wear test machine will be used in tribology research products related fields, at present, there is only the United States、 Britain、 Japan and a few countries have friction and wear test machine professional production enterprises, much of the information available shows the friction and wear test machine for testing the format almost slider, the diskbased, but in a certain range within load, speed, lubrication, temperature control and other factors. And the contact wire to wire more style, and mainly to achieve electrical contact under the conditions of the load, sliding speed, current, voltage singleand multifactor control. Therefore, to ensure that point contact wire in the research, experiment, development, development of a novel, simple, reliable performance, lower cost of sliding friction and wear test machine. Keywords： testing machine, friction and wear, sliding . 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 2 頁 共 37 頁 目 錄 序言 ………………………………………………………… ………… … 3 第 1 章 試驗機(jī)的設(shè)計和選擇原則 ………………………… … ……… 4 試驗機(jī)的的基本原則 ………………………………………… ………………… 4 試驗參數(shù)的選擇 ………………………………………… ……………………… 5 試驗條件及影響因素 ………………………………………… ……………… … 6 第 2 章 結(jié)構(gòu)介紹 ………………………………… …………………… 7 試驗機(jī)原理以及測試方法………………………………………… …………… 7 總體設(shè)計……………………………………… ……………………………… … 9 驅(qū)動部分 和傳動部分 ????????????????? ? ??? … 9 加載試驗部分 ??????????????? ????????? 11 試驗件夾裝部分 ??????????????? ???????? 17 零件 的 設(shè)計 ……………………………………… …………………………… 18 軸的設(shè)計 ??????????????? ??????????? 18 箱體 ??????????????? ????????????? 23 軸承的選擇 ??????????????? ?????????? 28 傳感器 ???????? ??????? ???????????? 30 計算方法 ??????????????? ??????????? 34 參考文獻(xiàn) ……………………………………………… ……………… 35 附錄 …………………………………………………………… …… … 36 致謝 …………………………………………………………… ……… 37 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 3 頁 共 37 頁 滑動摩擦磨損試驗機(jī) 序言 運(yùn)動產(chǎn)生摩擦，由摩擦引起的磨損、潤滑、材料與能源消耗等一系列摩擦學(xué)問題普遍存在，并對社會、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。由于摩擦學(xué)科學(xué)所涉及的問題與節(jié)約能源、節(jié)約材料 、減少磨損、提高資源的利用率和保護(hù)環(huán)境等密切相關(guān)，成為我國走新興工業(yè)化道路和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)必須面對的科學(xué)問題，已經(jīng)受到了科技界的高度重視。 摩擦學(xué)是一門綜合性學(xué)科主要研究相對運(yùn)動的作用表面間的摩擦、潤滑和磨損，以及三者間相互關(guān)系的理論 與應(yīng)用。摩擦學(xué)涉及很多學(xué)科，如固體力學(xué)、流體力學(xué)、材料學(xué)、 應(yīng)用數(shù)學(xué)、流變學(xué)、物理化學(xué)，以及化學(xué)和物理學(xué)的其他內(nèi)容。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，摩擦學(xué)的理論和應(yīng)用將由宏觀進(jìn)入微觀，由靜態(tài)進(jìn)入動態(tài)，由定性進(jìn)入定量， 從分散研究轉(zhuǎn)向綜合研究，成為系統(tǒng)綜合研究的領(lǐng)域，從而達(dá)到弄清機(jī)理，定量計算，預(yù) 測和控制摩擦磨損的目的，這些都對測試設(shè)備和測試技術(shù)提出了更高的要求。 摩擦磨損是受多種非線性、強(qiáng)耦合因素作用的過程。通常，摩擦和磨損過程受過摩擦副 材質(zhì) 、潤滑劑、工作參數(shù)、環(huán)境 介質(zhì) 和工作歷史等許多因素的影響，材料的強(qiáng)度或者說材料對外載荷的響應(yīng)與溫度、載荷作用速度、材料的應(yīng)變量、應(yīng)變速率和應(yīng)變歷史等都有密切的關(guān)系。 為此，我們研究摩擦磨損的機(jī)理，確定各種因素對摩擦磨損性能的影響以及評價各種材料的摩擦磨損性能，在機(jī)械工程系池龍 珠 老師的指導(dǎo)下研究設(shè)計了摩擦磨損試驗機(jī)，用來測定被測物體的磨損量，進(jìn)而研究其摩擦特性。 這 次設(shè)計由池龍珠副教授指導(dǎo)，他對本設(shè)計 提出了許多寶貴的修改意見和建議，在此表示衷心感謝。 由于設(shè)計者水平有限，設(shè)計中難免有誤漏欠妥之處，敬請廣大讀者斧正。 編者 于江蘇技術(shù)師范學(xué)院 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 4 頁 共 37 頁 第 1 章 試驗機(jī)的設(shè)計和選擇原則 試驗機(jī)的設(shè)計和選擇原則 目前，摩擦磨損試驗機(jī)的種類很多， 并且沒有標(biāo)準(zhǔn)化。模擬性的試驗應(yīng)根據(jù)試驗?zāi)康暮鸵髞磉M(jìn)行設(shè)計和選擇。在分析設(shè)計滑動摩擦試驗機(jī)的同時，還必須要考慮各種零部件的造價，盡量在節(jié)約資金的同時，完成研究任務(wù)。一般性的摩擦磨損試驗機(jī)已傾向標(biāo)準(zhǔn)化，但看法還不完全一致，一般必須遵守的基本原則如下： （一）原則 1 磨損試件的接觸條件和運(yùn)動形式要與實際零件工作情況相同。 （二）原則 2 實際的工作零件可能出現(xiàn)的運(yùn)動形式有滑動、滾動、滾動兼滑動、沖擊，其中有連續(xù)運(yùn)動（如轉(zhuǎn)動）和往復(fù)運(yùn)動（大振幅和小振幅運(yùn)動）。接觸形式分為只有 一個設(shè)計表面（如受液體或固體顆粒沖擊的零 件）和有兩個涉及表面，其中有點接觸、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，我們在這里研究的是點接觸，示意圖如 圖 1： 圖 1 點接觸示意圖 （三）原則 3 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 5 頁 共 37 頁 試驗設(shè)備必須是具有足夠的精度和調(diào)節(jié)時間的能力，這對試驗參數(shù)的選 擇很重要。首先，試驗設(shè)備必須具有足夠的機(jī)械穩(wěn)定性，這是由于在摩擦磨損試驗機(jī)上測定摩擦系數(shù)時，由于機(jī)構(gòu)內(nèi)的摩阻，常常導(dǎo)致數(shù)值不穩(wěn)定 。試驗機(jī)的精度不夠，影響數(shù)據(jù)的正確性；試驗機(jī)壽命短，影響試驗的長期進(jìn)行；如果有震動，使得測得的數(shù) 據(jù)之間誤差較大。此外，我們還應(yīng)采用傳感器來測量試驗參數(shù)，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖如 圖 2： 圖 2 傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖 （四）原則 4 試驗機(jī)應(yīng)能重現(xiàn)摩擦零件實際工作的環(huán)境因素，摩擦副的環(huán)境因素（如潤滑條件等）對其摩擦磨損性能有顯著的影響，在和實際工作環(huán)境不同的情況下進(jìn)行試驗，常導(dǎo)致不正確 的結(jié)果。我們提出當(dāng)轉(zhuǎn)速、溫度、介質(zhì)、載荷不同情況下，結(jié)果有不同的變化。此設(shè)備模擬無潤滑時摩擦。 （五）原則 5 試驗機(jī)應(yīng)調(diào)整方便，試驗結(jié)果分散度小，重復(fù)性好，試驗精度高。 試驗參數(shù)的選擇 （一）試驗時間 選定合適的試驗機(jī)后，試驗時間要認(rèn)真選取。應(yīng)先做出時間與磨損的關(guān)系曲線，作為正確確定試驗時間的根據(jù)， 其中要注意：考慮測量儀器的精確度，為了 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 6 頁 共 37 頁 使測定磨損的精度在允許范圍內(nèi)，從試驗獲得的磨損量應(yīng)該比可能的測量誤差要大得多。 （二）載荷和速度 對于模擬性的實驗室試驗，載荷和速度要根據(jù)實際的摩擦副情況而定。速度對溫度、對潤滑條件的影響比較大，在試驗實踐中，經(jīng)常采用比實際系統(tǒng)高的載荷和速度進(jìn)行“加速”試驗。顯然，這只有在磨損過程沒有太大影響的時候才使用的。在潤滑條件試驗時一般很少在“混合潤滑”情況下進(jìn)行。 （三）試驗次數(shù) 因為摩擦磨損試驗的離散性很大，多次重復(fù)一種試驗是必須的（至少要重復(fù)三次），然后經(jīng)統(tǒng)計分析得出試驗結(jié)果。 （四）控制 試件摩擦表面所處的狀態(tài) 摩擦表面的控制狀態(tài)不嚴(yán)，引起摩擦磨損測量結(jié)果無規(guī)律的變化。因此，試驗過程應(yīng)防止摩擦表面被異物污染，防止磨粒侵入，以及在裝卸試件時保證重裝位置精度。 試驗條件及影響因素 （一）試驗條件： 載荷： 1050 公斤 主軸轉(zhuǎn)速： 750r/min 試件直徑： 3050 ㎜ 厚度： 10 ㎜ 載荷固定在摩擦圓盤上，摩擦圓盤由主軸帶動旋轉(zhuǎn)。 （二） 影響因素 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。 試樣的形狀和尺寸：它影響試樣的接觸形式和重迭系數(shù)