【正文】 從而認識微動摩擦磨損試驗機的工作原理和使用方法的重要性。雖然完成了微動摩擦磨損試驗機的設(shè)計，但是對于它的實際工作情況就不知曉了，它是否可以模擬實際工作條件，只有完整的制造出來才可以知道?？傊?，可以歸納為首先規(guī)劃試驗機大致輪廓，分析微動摩擦磨損試驗機的原理，根據(jù)微動摩擦磨損試驗機的工作原理，選擇試驗機的結(jié)構(gòu)及各種零件結(jié)構(gòu)，分析實際工作原理并考慮材料的經(jīng)濟性和實用性等。我又重新學習了《機械設(shè)計》（西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編）中的第四章摩擦磨損概述，翻閱了《摩擦學原理》等書籍。在此過程中，我通過網(wǎng)絡(luò)和去圖書館搜集資料。根據(jù)這一要求將整個設(shè)計工作分成了幾個階段完成。題目要求：通過設(shè)計微動摩擦磨損試驗機，了解摩擦磨損原理，摩擦副結(jié)構(gòu)特點以及運動關(guān)系。我是第一次接觸這種機器。該試驗機可用于實驗教學，又可用于教師科研試驗。微動摩擦磨損試驗機，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、測試實驗數(shù)據(jù)容易。 之后在實驗過程中記錄應(yīng)變片的變形量，在對應(yīng)著標定的結(jié)果就能求出摩擦力的大小。用細銅線一端系于半球試件夾具底端并保證所系位置與摩擦副接觸面在同一平面上，另一端通過滑輪與砝碼相連。 摩擦磨損的計算方法將直徑為15mm的鋼球和平面試件分別固定在各自的夾具上，先用調(diào)平螺母調(diào)整彈性梁的平衡，然后加載實驗所需的法向載荷，最后啟動電機，開始計算電動機的轉(zhuǎn)算，達到預定的實驗轉(zhuǎn)數(shù)后，停機，卸下平面試件試件，用放大鏡測量下它的的磨痕長度和寬度，按規(guī)定程序反復試驗，最終確定出平均的磨損量。摩擦表面的狀態(tài)控制不嚴，引起摩擦磨損測量結(jié)果無規(guī)律的變化。因為摩擦磨損實驗的離散性很大，實驗所取得的數(shù)據(jù)之間往往存在誤差，主要是系統(tǒng)誤差造成的，多次重復一種實驗是必要的。速度對溫度，速度對潤滑條件影響比較大，在實驗試件中，經(jīng)常采用比實際系統(tǒng)高的載荷和速度進行加速實驗。②要考慮測量儀器的精確度，為了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。應(yīng)先作出時間與磨損的關(guān)系曲線，作為正確確定試驗時間的根據(jù)。試驗過程中必須嚴格控制影響試驗結(jié)果重復性的那些參數(shù)，并精確地保證在重復試驗時摩擦條件恒定不變。溫度、速度、壓力、摩擦表面的性質(zhì)、尺寸和形狀，試驗時間、周圍環(huán)境、潤滑方式等對摩擦磨損都有很大影響，而且對不同的摩擦磨損類型影響的規(guī)律也不同。其具體尺寸參考試驗儀器及使用方便而定。其大小尺寸參考試驗儀器及使用方便而定。本試驗機為小型摩擦磨損試驗機，設(shè)計的機座質(zhì)量較大，以減少試驗時震動對實驗數(shù)據(jù)的影響。箱體的一些結(jié)構(gòu)參數(shù)，如壁厚、凸臺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)計時須處理好。與此同時，還應(yīng)考慮外部有關(guān)零部件對箱體和尺寸的要求。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，防止球試件在實驗時滑動，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。圖12 試件夾具的設(shè)計本實驗的平面實驗材料為45號鋼，如圖13圖13 根據(jù)實驗材料設(shè)計夾具如下圖14中的夾具蓋板用來加緊試件，防止試件在實驗過程中發(fā)生松動，影響實驗結(jié)果，試件下邊的頂塊用來實現(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微動運動過程的影響。因此為防止彈性梁及其支座在試驗過程中因受摩擦力作用而產(chǎn)生較大變形，進而影響摩擦副間的相對位移量，所以由杠桿效應(yīng)可知，彈性梁載荷施加處的位移量等于彈性梁自身的變形量與若干倍支座變形量的疊加。階梯軸通過軸兩端的深溝球軸承固定在支座上，如圖12所示。綜合以上的有限元計算結(jié)果分析和試驗的要求，為保證試驗機試驗數(shù)據(jù)得可靠性，本文所述試驗機采用鉸鏈式結(jié)構(gòu)彈性梁。為滿足試驗要求，保證試驗機的可靠性及精確度，需要對彈性梁的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，盡可能的減少彈性梁在摩擦力作用下彈性變形，柔性鉸鏈式彈性結(jié)構(gòu)梁在其瓶頸處應(yīng)力分布均勻。試驗時，應(yīng)變片貼在彈性梁的薄壁或瓶頸處。彈性梁的結(jié)構(gòu)初步結(jié)構(gòu)為，如圖11所示。如圖8偏心輪設(shè)計圖10三角形位移縮胸機構(gòu)的一端固定，另一端通過連接塊與導軌連接，從而進行往復運動如上圖2所示，偏心輪上的凹槽就是為調(diào)節(jié)偏心距所設(shè)計的。w=25W圖8參看《機械設(shè)計手冊》這里選用電機110MB040A001000示意圖 如下：電機主要參數(shù) 如下：額定功率W轉(zhuǎn) 速r/min電 壓V頻 率Hz額定電流A效 率η％200100055064功率因數(shù)cosφ堵轉(zhuǎn)電流A堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩N．m最大轉(zhuǎn)矩N．m最小轉(zhuǎn)矩N．m6≥JD1A11S（40S）電磁調(diào)速電動機裝置配置的主要技術(shù)參數(shù) 如下：電源電壓：~220V 50Hz調(diào)速范圍：0~1000r/min轉(zhuǎn)速精度：≤1％（注：在大于8A或小于12A的情況下，工作時間不得大于3小時） 傳動部分本實驗機的傳動部分采用凸輪連桿機構(gòu)，并且傳動機構(gòu)需要具備位移縮小的功能，參考《機械設(shè)計手冊》，采用三角形位移縮小機構(gòu)來實現(xiàn)較小位移的傳動如圖9圖9根據(jù)以往的設(shè)計經(jīng)驗，初步選擇連桿長度為128mm、64mm、64mm，偏心距e=10mm，經(jīng)過計算得到滑塊的最大位移為4mm。=通過受力分析，可以計算出主軸的阻力矩，從而可以估算出電動機的功率。第五章 微振摩擦磨損實驗機的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計 驅(qū)動部分本實驗機采用伺服電動機作為原動機，電機轉(zhuǎn)速: n=1000r/min綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸，重量，價格和減速器的傳動比，選擇轉(zhuǎn)速為1000的電動機。摩擦表面的狀態(tài)控制不嚴，將引起摩擦磨損測量結(jié)果無規(guī)律的變化。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。6. 溫度：溫度與速度一樣，對磨損影響同樣是比較復雜的。4. 運動形式：試樣相對運動所形成的滑動、滾動或復合摩擦形式不同，對潤滑狀態(tài)或破壞特征等都有影響。有些試樣試驗機規(guī)定了試樣的形狀和尺寸。第四章 試驗條件因素1. 試樣的表面性質(zhì)：包括材料種類（化學成分及組織）、機械性能和表面光潔度，它們明顯的影響磨損。微動摩擦磨損試驗機屬于點接觸，如上圖6所示： 經(jīng)濟性在分析設(shè)計高真空摩擦實驗機的同時，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，完成設(shè)計任務(wù)。其中，有點接觸、面接觸和線接觸。實際的工作零件可能出現(xiàn)的運動形式有滑動、滾動、滾動兼滑動和沖擊，其中有連續(xù)運動（如轉(zhuǎn)動）和往復運動（大振幅和小振幅運動）。按摩擦副表面磨損的過程分為粘著磨損、磨粒磨損、疲勞磨損和微動磨損等。模擬性的試驗應(yīng)根據(jù)實驗?zāi)康暮鸵笤O(shè)計和選擇。為了簡單，方便，而且能滿足實驗條件的要求，本實驗機采用應(yīng)變片通過測量彈性梁的變形來計算出摩擦力的大小，采用砝碼實現(xiàn)法向載荷的加載，其結(jié)構(gòu)如圖7所示：圖7 如上圖中的調(diào)平螺母，試驗開始前，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。試件的調(diào)節(jié)能力，對實驗參數(shù)選擇很重要。如圖6所示圖6 調(diào)節(jié)試件的能力實驗設(shè)備必須具有足夠的機械穩(wěn)定性，在摩擦磨損實驗機上，測定摩擦系