【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 對(duì)偶試件的貼合調(diào)節(jié)絲杠上的轉(zhuǎn)輪F11載荷的測(cè)量測(cè)量彈簧壓縮長(zhǎng)度F12摩擦力測(cè)量扭矩傳感器F13摩擦系數(shù)的測(cè)量由測(cè)得的摩擦力和載荷通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)得出F14速度的測(cè)量測(cè)速電機(jī)F15溫度的測(cè)量測(cè)量熱電偶F16自動(dòng)記錄和顯示計(jì)算機(jī)控制3 臥式高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)及校核本章介紹了臥式高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)及工作原理，該試驗(yàn)機(jī)是由機(jī)體、傳動(dòng)系統(tǒng)、橫向加載系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、摩擦副裝夾具這5個(gè)部分組成，并分別介紹了其結(jié)構(gòu)和功能。 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的總體設(shè)計(jì)及工作原理摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)是通過(guò)齒輪傳動(dòng)將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給主軸，從而帶動(dòng)式樣盤旋轉(zhuǎn)。通過(guò)該試驗(yàn)機(jī)，主要可以獲得試驗(yàn)所產(chǎn)生的摩擦力、摩擦系數(shù)、磨損量等數(shù)據(jù)。：1變頻電機(jī) 2齒輪 3圓弧齒同步帶 4齒輪 5主軸(空心) 6螺釘7圓形盤 8加熱爐 9式樣銷 10摩擦盤 11主軸 12止推球軸承 13施力彈簧 14蝸輪 15蝸桿 16步進(jìn)電機(jī)17手輪 18導(dǎo)軌 19徑向球軸承 20大螺母 222絲杠 23螺母施力板 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)總做原理示意圖試驗(yàn)機(jī)分為主動(dòng)、被動(dòng)、加熱三個(gè)模塊，主動(dòng)模塊：變頻電機(jī)1帶動(dòng)齒輪2旋轉(zhuǎn)，通過(guò)圓弧齒同步帶3帶動(dòng)齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)主軸5旋轉(zhuǎn)。主軸上固定有裝夾式樣銷的圓形盤，圓形盤7隨著主軸旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。圓形盤上有螺釘6，可以調(diào)節(jié)螺釘?shù)乃删o控制式樣銷固定在圓形盤上。式樣銷9旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)摩擦盤10有轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，主軸11上裝有扭矩傳感器，測(cè)量銷盤之間的摩擦力。被動(dòng)模塊：步進(jìn)電機(jī)15帶動(dòng)渦輪16蝸桿1絲杠21做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由一對(duì)徑向球軸承19使螺母施力板23左右移動(dòng)，壓縮施力彈簧13，實(shí)現(xiàn)力的加載。12為力傳感器，可以檢測(cè)施加力的大小，同時(shí)，控制電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，根據(jù)蝸輪蝸桿、絲杠螺母施力板、彈簧的彈性系數(shù)和彈簧的壓縮長(zhǎng)度，也可以控制施加力的大小。施加的力通過(guò)主軸11添加給摩擦盤10，實(shí)現(xiàn)銷盤之間的加載。通過(guò)手輪17可以帶動(dòng)絲杠22旋轉(zhuǎn)，使固定螺母20和被動(dòng)模塊左右移動(dòng)。加熱模塊為加熱爐8，實(shí)現(xiàn)溫度的加載。上面有溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)溫度的監(jiān)測(cè)[2]。 試驗(yàn)機(jī)各組成部分設(shè)計(jì)與其功能 傳動(dòng)系統(tǒng) 本試驗(yàn)機(jī)選用變頻電機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，帶動(dòng)齒輪及齒輪帶傳遞扭矩，實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這里選用同步齒形帶實(shí)現(xiàn)齒輪與齒輪間力的傳遞，其優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確同步不打滑，無(wú)需潤(rùn)滑，無(wú)污染，傳動(dòng)噪聲小，效率高，節(jié)能，傳遞負(fù)載大，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，他可以代替鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、三角帶和梯形齒同步帶[10]。在這里選用YD100L 6/4/2型變頻調(diào)速電機(jī)。，同步轉(zhuǎn)速為1000/1500/3000轉(zhuǎn)/分，滿載轉(zhuǎn)速為945/1450/2910。根據(jù)主軸的轉(zhuǎn)速要求，傳動(dòng)比為2。齒輪選用7級(jí)精度，小齒輪選用材料為40Cr，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)制），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。選用銷齒輪齒數(shù)Z1==2X24=48。按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：（1）根據(jù)公式(31)： （） 1）選定=；2）小齒輪轉(zhuǎn)矩。==716253）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[10]表107選取齒寬系數(shù) =1；4）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[10]表106查得材料的彈性影響系數(shù)；5) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[10]表1021d按照設(shè)計(jì)的齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞極限。6）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[10]表1019取接觸疲勞壽命；。7）取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，根據(jù)公式()： （）（2）計(jì)算小齒輪的分度圓直徑，帶入較小的。（3）計(jì)算齒寬b。b=（4）計(jì)算齒寬與齒高之比。模數(shù) 齒高 （5）計(jì)算載荷系數(shù)。參考文獻(xiàn)[10]表108選取動(dòng)載系數(shù)；直齒輪；參考文獻(xiàn)[10]表102查使用系數(shù)；參考文獻(xiàn)[10]表104按插值法查得7級(jí)精度，小齒輪。由，查得，故載荷系數(shù)：K==(6)按照實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由公式()： （）==(7)計(jì)算模數(shù)m。按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：1）參考文獻(xiàn)[10]表1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限；2）參考文獻(xiàn)[10]表1018查取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。彎曲疲勞安全系數(shù)S=，由式（）得: （）4)計(jì)算載荷系數(shù)K。K5)查取齒形系數(shù)。按照參考文獻(xiàn)[10]表105查得 ,6)查取應(yīng)力校正系數(shù)。按照參考文獻(xiàn)[10]表105查得 ，7）計(jì)算大小齒輪的，并加以比較。大齒輪數(shù)值較大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算： （）對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)的計(jì)算所得的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，但模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm，按接觸強(qiáng)度算的分度圓直徑。 這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的齒輪傳動(dòng)，滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，也滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免了浪費(fèi)。幾何尺寸設(shè)計(jì)（1）計(jì)算分度圓直徑：mmmm（2）計(jì)算中心距（3）計(jì)算齒輪寬度取B1=20mm，則B2=22mm。齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算。（1）輸出軸的功率，轉(zhuǎn)速于是 （2）初步確定軸的最小直徑 （）按公式（36）初步估取軸最小直徑。取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。按照參考文獻(xiàn)[1]表135選取 得聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩為，參考文獻(xiàn)[1]表141，考慮到轉(zhuǎn)矩變化非常小，選取 ，得：考慮到電機(jī)軸的直徑為28mm，選用凸緣聯(lián)軸器GY4型， GB/T 58432003所以，軸。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上的零件的裝配方案。 齒輪軸的結(jié)構(gòu)2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段的直徑和長(zhǎng)度為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，ⅠⅡ軸段的左端需要制作出一軸肩，取ⅡⅢ段直徑。半聯(lián)軸器與軸配合的孔長(zhǎng)為L(zhǎng)=44mm，取。（4）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承有可能收到徑向及軸向力，所以選擇單列圓錐滾子軸承，根據(jù)根據(jù)工作要求，取，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選擇0基本游隙組，軸承代號(hào)為30207的軸承，其尺寸為。故，而根據(jù)軸承尺寸，取,，ⅢⅣ段左端采用軸肩進(jìn)行軸向定位，查手冊(cè)得30207得軸承的定位肩高度h=，因此取。同理，取。中間齒輪部分分度圓直徑；選擇齒寬B=。主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算。（1）求輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩若取一級(jí)齒輪傳動(dòng)的效率，則（2）初步確定軸的最小直徑按公式（）初步估取軸最小直徑。取軸的材料為氧化鋯，調(diào)制處理。參考文獻(xiàn)[1]表135選取 得考慮到材料的價(jià)格比較高，以及后面一段材料選用陶瓷材料，根據(jù)綜合以上特點(diǎn)，取軸。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了滿足端蓋的軸向定位要求，左端用周端擋圈定位，取擋圈直徑D=30mm。（4）初步選擇滾動(dòng)軸承。因?yàn)檩S承有可能受到徑向及軸向的力，所以最好選擇單列圓錐滾子軸承，根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選擇0基本游隙組，軸承代號(hào)為30206的軸承，其他尺寸為。故，在ⅢⅣ段，選用套筒定位，所以該段的長(zhǎng)度應(yīng)大于軸承T的大小，所以定,，右端采用軸肩進(jìn)行軸向定位，查手冊(cè)得30206得軸承的定位肩高度為3mm，因此取。中間齒輪部分齒寬B=22mm，所以，其中，ⅠⅡ段材料為氧化鋯，ⅡⅢ段中間材料為陶瓷，后邊部分為45鋼。其結(jié)構(gòu)如圖 。根據(jù)軸的校正程序，求的ⅣⅤ段的剪切應(yīng)力最大，且滿足設(shè)計(jì)要求。圖 主軸結(jié)構(gòu)圖 橫向加載系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 電機(jī)及絲杠螺母機(jī)構(gòu)：本產(chǎn)品選用電機(jī)為Y100 L24型電機(jī)，額定功率為3kw，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。滾珠絲杠，公稱直徑為50mm，導(dǎo)程為5mm，絲杠全長(zhǎng)600mm，螺紋長(zhǎng)度為550mm，精度為C7，螺母選用內(nèi)循環(huán)雙切邊法蘭單螺母，絲杠一邊焊有一圓盤，上有手柄。 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)蝸桿傳動(dòng)類型：根據(jù)GB/T 100851988的推薦，選用漸開線蝸桿。材料選擇考慮到蝸桿的傳動(dòng)功率不大，速度中等，蝸桿選用45鋼；因希望效率更高一些，耐磨性好一些，所以蝸桿螺旋齒要求淬火，硬度為4555HRC。渦輪用鑄錫磷銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈采用青銅制造，而輪芯采用灰鑄鐵HT100制造。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)（1）確定蝸輪上的轉(zhuǎn)矩按，估取效率，則：（2）確定載荷系數(shù)K因?yàn)楣ぷ鬏d荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系