【正文】 2 推薦使用溫度 ℃： 40～ 120 特性及用途 ： 強(qiáng)度高，性能好，適于做小彈簧 。 2） 碳素彈簧鋼絲按機(jī)械性能不同分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅱ a、Ⅲ四 組，Ⅰ組強(qiáng)度最高，依次為Ⅱ、Ⅱ a、Ⅲ組。 圖 6 承載件結(jié)構(gòu)示意 圖 彈簧的材料及許用應(yīng)力 為了使彈簧能夠可靠地工作，彈簧材料必須具有高的彈性極限和疲勞極限， 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 15 頁 共 37 頁 同時(shí)應(yīng)具有足夠的韌性和塑性，以及良好的可熱處理性。表面脫碳會(huì)嚴(yán)重影響材料的持久強(qiáng)度和抗沖擊性能。熱卷的須經(jīng)淬火及中溫回火處理。 壓縮次數(shù)： N＜ 105 壓縮量： h=30 ㎜ 載荷 1P =3 ㎏ 所需彈簧剛度： P? = 30310? = 材料 ：碳系彈簧鋼絲 材料強(qiáng)度系數(shù)： 1b? =250 ㎏ /㎜ 2 材料指數(shù)： s= 許用應(yīng)力系數(shù)： a= ∴12 baP ??= ? = 查表得： M= 采用試算法： 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 13 頁 共 37 頁 取 c=，∴ d==≈ 2 否 取 c=10， D? =， d? = ∴ d=M d? = =≈ 2 2D =d c= 10=≈ 20 ∴彈簧外徑： D=20+2=22 單圈剛度： ?1P =34208 28000?? =2 工作圈數(shù)： n= ≈ 9 取支承圈數(shù)為 總?cè)?shù)： 1n =n+= 在 2P 作用下圈的間隙： tV = 210 =≥ = 彈簧圈距： t=?12PP+d+tV =210 +2+= 極限載荷： 3P = 2P = ㎏ 1P 作用下的變形量： 1F =1P ?1Pn =9 23 = ㎜ 2P 作用下的變形量： 2F = 2P ?1Pn =10 29 =45 ㎜ 彈簧的自由長度： H=（ td） n+（ 1n ） d= ㎜ 彈簧絲展開長度： L≈ 12nD? ≈ 20 = ㎜ 勁度系數(shù)： k=11FP =22FP =4510 = = ㎏ /㎜ 彈簧的制造 螺旋彈 簧的制造工藝包括： a）卷制； b）掛鉤的制作或端面圈的精加工； c）熱處理； d）工藝試驗(yàn)及強(qiáng)壓處理。 4）測(cè)量力的大小，如測(cè)力器和彈簧秤中的彈簧等。 鍵槽柱銷圖 5 聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖 加 載試驗(yàn)部分 （一） 彈簧 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 12 頁 共 37 頁 彈簧的 應(yīng)用 ： 彈簧是一種彈性元件，它可以在載荷作用下產(chǎn)生較大的彈性變形。缺點(diǎn)是：尼龍柱銷彈性不及橡膠，有吸水性，尺寸穩(wěn)定性較差。 工作時(shí)是通過主動(dòng)軸上的鍵、半 聯(lián)軸器、柱銷、另一半聯(lián)軸器及鍵而傳到從動(dòng)軸上 去 的。在滿足使用性能的前提下，應(yīng)選用裝拆方便、維護(hù)簡單、成本低的聯(lián)軸器 。 4）聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。對(duì)于高速傳動(dòng)軸，應(yīng)選用平衡精度高的聯(lián)軸器，例如膜片聯(lián) 軸器等，而不宜選用存在 偏心的滑塊聯(lián)軸器等。 由交流可調(diào)速電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速轉(zhuǎn)動(dòng)，選擇電動(dòng)機(jī)： 已知 :d=30 ㎜ =， n=750r/min 設(shè)μ =～ 承受最大扭矩： T=50 ㎏ ㎏μ = 額定功率： P=9550T n= 750= 所以選擇 YCTD1124B調(diào)速電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)示意圖 4如下： 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 10 頁 共 37 頁 圖 4 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 （二）傳動(dòng)部分 （ 1）選擇原則 根據(jù)傳遞載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被聯(lián)接兩部件的安裝精度等，參考各類聯(lián)軸器特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。一般工程上常用三相異步交流電動(dòng)機(jī)，其中 Y 系列為全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電源電壓 380V，用于非易燃、易暴、腐蝕性工作環(huán)境，無特殊要求的機(jī)械設(shè)備，也適用于某些起動(dòng)轉(zhuǎn)矩有較高要求的機(jī)械，如壓縮機(jī)等 ， 廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)各部門，作為機(jī)床、風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)、起重運(yùn)輸機(jī)械、建筑機(jī)械、食品機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、冶金機(jī)械、化工機(jī)械等的動(dòng)力。 圖 3 試驗(yàn)機(jī)原理 圖 電動(dòng)機(jī) 聯(lián)軸器 摩擦球 式樣 夾具 彈簧 加力桿 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 9 頁 共 37 頁 總體設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)部分和傳動(dòng)部分 （一）驅(qū)動(dòng)部分 （ 1）選擇原理 電動(dòng)機(jī)是一種標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，使用時(shí)只需合理選擇其類型和參數(shù)即可。載荷由 砝碼添加到加載盤中，由傳感器直接測(cè)的摩擦副所受的正壓力，摩擦力由 另一傳感器經(jīng)計(jì)算后得出。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。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 黏度 下降 ，嚴(yán)重時(shí)甚至破壞油膜，改變潤滑狀態(tài)。 速度：速度對(duì)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)。 試樣的形狀和尺寸：它影響試樣的接觸形式和重迭系數(shù)，而且它們還對(duì)潤滑狀態(tài)、壓力大小、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度以及磨損量等都有影響。 （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(cè)量結(jié)果無規(guī)律的變化。速度對(duì)溫度、對(duì)潤滑條件的影響比較大，在試驗(yàn)實(shí)踐中，經(jīng)常采用比實(shí)際系統(tǒng)高的載荷和速度進(jìn)行“加速”試驗(yàn)。 （五）原則 5 試驗(yàn)機(jī)應(yīng)調(diào)整方便，試驗(yàn)結(jié)果分散度小，重復(fù)性好，試驗(yàn)精度高。此外，我們還應(yīng)采用傳感器來測(cè)量試驗(yàn)參數(shù)，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。接觸形式分為只有 一個(gè)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)涉及表面，其中有點(diǎn)接觸、面接觸和線接觸。模擬性的試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮鸵髞磉M(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇。 為此，我們研究摩擦磨損的機(jī)理，確定各種因素對(duì)摩擦磨損性能的影響以及評(píng)價(jià)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(jì)了摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，用來測(cè)定被測(cè)物體的磨損量，進(jìn)而研究其摩擦特性。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。因此為了保證點(diǎn)接觸線材在這方面的研究、實(shí)驗(yàn)、開發(fā)，研制了一臺(tái)新型、簡易、性能可靠、成本較低的滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。而接觸導(dǎo)線式樣多以線材為主，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)在電接觸條件下對(duì)載荷、滑動(dòng)速度、電流、電壓等單、多因素的控制。 摩擦學(xué)是一門綜合性學(xué)科主要研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)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。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(duì)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。 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(jì)說明書（論文） 第 4 頁 共 37 頁 第 1 章 試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和選擇原則 試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和選擇原則 目前，摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的種類很多， 并且沒有標(biāo)準(zhǔn)化。 （二）原則 2 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)、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)）。試驗(yàn)機(jī)的精度不夠，影響數(shù)據(jù)的正確性；試驗(yàn)機(jī)壽命短，影響試驗(yàn)的長期進(jìn)行；如果有震動(dòng)，使得測(cè)得的數(shù) 據(jù)之間誤差較大。此設(shè)備模擬無潤滑時(shí)摩擦。 （二）載荷和速度 對(duì)于模擬性的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，載荷和速度要根據(jù)實(shí)際的摩擦副情況而定。 （三）試驗(yàn)次數(shù) 因?yàn)槟Σ聊p試驗(yàn)的離散性很大，多次重復(fù)一種試驗(yàn)是必須的（至少要重復(fù)三次），然后經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析得出試驗(yàn)結(jié)果。 （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。 運(yùn)動(dòng)形式：試樣相對(duì)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(duì)潤滑狀態(tài)或破壞特征等都有影響。 溫度與速度一樣，對(duì)磨損影響同樣是比較復(fù)雜的。摩擦表面的狀態(tài)控制不嚴(yán)，將引起摩擦磨損測(cè)量結(jié)果無規(guī)律的變化。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 8 頁 共 37 頁 第 2 章 結(jié)構(gòu)介紹 試驗(yàn) 機(jī)原理以及測(cè)試方法 （一）試驗(yàn)機(jī)原理 選用可調(diào)速 電動(dòng)機(jī) ，經(jīng)聯(lián)軸器帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng) 載物盤回轉(zhuǎn)， 試件安裝在 載物盤 中并隨 載物盤 一起回轉(zhuǎn)， 摩擦球裝在夾具 中。根據(jù)庫侖定律計(jì)算摩擦系數(shù)： μ =F/N 式中： μ —— 摩擦系數(shù)； F—— 摩擦力； N—— 摩擦副承受的正壓力。由于交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、工作穩(wěn)定可靠、容易維護(hù)，且交流電源易于獲得 ，故是機(jī)械設(shè)備最常用的原動(dòng)機(jī)。功率選小了不能保證工作機(jī)的正常工作 ，或使電動(dòng)機(jī)因超載而過早損壞；功率選的過大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能力又不能充分發(fā)揮，由于經(jīng)常不在滿載下運(yùn)轉(zhuǎn)，效率和功率因素都較低，即所謂“大馬拉小車”，造成浪費(fèi)。 2）聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小。例如當(dāng)徑向位移較大時(shí)，可選滑塊聯(lián)軸器，角位移較大或相交兩軸的聯(lián)接可選用萬向聯(lián)軸器等。 5）聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和 成本。 （ 2）具體選用 由 聯(lián)軸器連接 軸 2 和電動(dòng)機(jī)，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》由軸徑和轉(zhuǎn)速等條件選擇 HL1Y24 型號(hào)的彈性柱銷聯(lián)軸器， 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離，只有在機(jī)器停車并將聯(lián)接拆開后，兩軸才能分離。柱銷為尼龍，耐磨性較好，使用壽命超過橡膠彈性套。工作溫度為 20～ +70℃。 3）儲(chǔ)存及輸出能量，如鐘表彈簧、槍閂彈簧等。 彈簧的設(shè)計(jì)： 為防止載入時(shí)沖擊過大而損壞試件，設(shè)計(jì)帶有彈簧承載件，彈簧的選擇要保證加載后載物圓盤落至彈簧周圍的套筒上。冷卷后的彈簧只作回火處理，以消除卷制時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。要特別指出的是，彈簧的持久強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度，在很大程度上取決于彈簧絲的表面狀況，所以彈簧絲表面必須光潔，沒有裂紋和傷痕等缺陷。但由于長期振動(dòng)、高溫或腐蝕性介質(zhì)中的彈簧，不宜進(jìn)行強(qiáng)壓處理。 圖 7 碳素彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度極限 在圖 7中要注意以下幾點(diǎn)： 1） 按受力循環(huán)次數(shù) N 不同，彈簧分為三類：Ⅰ類 N106；Ⅱ類 N=103～ 105以及受沖擊載荷的場(chǎng)合；Ⅲ類 N103。 5） 碳素鋼絲