【正文】 的楊學(xué)軍等[4]研制了一臺高溫銷盤磨損試驗機。北方交大的李霞等[5]研制的高速摩擦磨損試驗機，其最大滑動速度可達70m/s，可以測量高速狀態(tài)下的摩擦學(xué)參數(shù)；可以模擬高速列車制動；可以實現(xiàn)多個測試數(shù)據(jù)的顯示與同步記錄。設(shè)計出的MT1型真空摩擦磨損試驗機在空載情況下的摩擦盤強迫振動速度值較小。該機可以在真空、不同氣候環(huán)境、加熱及冷卻等多種條件下測定材料的摩擦性能。該試驗機可以在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)載荷、速度、潤滑脂的單因素控制。 設(shè)計內(nèi)容本課題研究的主要內(nèi)容是對直線往復(fù)摩擦磨損試驗機的改造，并使其有利于教學(xué)實驗。本文主要內(nèi)容如下：1. 完成對往復(fù)對磨摩擦磨損試驗機的整體改造設(shè)計。3. 通過計算校核總體結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵零部件的強度。但是現(xiàn)有的實驗機為往復(fù)式磨摩擦磨損試驗機，而這里的實際工況為襯套軸套之間發(fā)生對磨，所以將原有實驗機改造成轉(zhuǎn)動式磨摩擦磨損試驗機。 驅(qū)動系統(tǒng)本課題選用Y系列三相交流異步電動機，根據(jù)穩(wěn)定輥軸承所受實際載荷來估算轉(zhuǎn)動對磨試驗機驅(qū)動電機的負荷，從而確定電動機的型號。 傳動方案電動機與聯(lián)軸器1相連，聯(lián)軸器1再與減速器相連，通過減速器以得到所需的轉(zhuǎn)速。 加載系統(tǒng)實驗軸上裝有軸套，軸套用螺栓與實驗軸軸肩固定。實際穩(wěn)定輥的軸瓦長度為60mm，考慮到現(xiàn)實實驗臺的尺寸大小，將軸套長度縮短為20mm，并保證實驗軸套的線載荷與實際軸套的相同。 軸套、軸瓦的尺寸 人字槽 工作機的裝配圖，2為軸用擋圈，3為軸承，4為套筒，5為軸承座，6為軸承端蓋，7為水池壁，8為裝夾塊，9為軸瓦，10為軸套，11為螺塞，12為固定實驗軸與軸套的螺栓，13為O型密封圈，14為固定軸承端蓋與軸承座的螺栓。兩軸承一個安裝在軸承座內(nèi)壁，另一個安裝在軸承支座上。為了更好地觀察實驗效果，水池壁采用有機玻璃。水槽通過玻璃膠粘貼在底座上。水池安裝時先安裝水池下半部分，焊接在底座上，再把軸承端蓋（含O型密封圈）、軸承、套筒順序安裝。最后將水池上部安裝在水池下部上，軸承端蓋用螺栓與水池固定，在需密封地方涂上水玻璃。各部件用螺栓與底座相固定。 工作方式 實驗時接通電動機，電動機通過聯(lián)軸器帶動減速器轉(zhuǎn)動，進減速器減速得到實驗所需的轉(zhuǎn)速，減速器再通過聯(lián)軸器帶動實驗軸轉(zhuǎn)動，實驗軸帶動軸套轉(zhuǎn)動。通過對摩擦系數(shù)的對比從而得出最佳開槽形式。 摩擦磨損試驗機裝配圖（左視圖）（俯視圖） 摩擦磨損試驗機裝配圖（軸側(cè)圖）第3章 動力機選擇 動力機是機器中運動和動力的來源，其種類很多，有電動機、內(nèi)燃機、蒸汽輪機、水輪機、汽輪機等。 確定電動機的功率 電動機功率選得合適與否，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。 計算工作機所需功率PW。下面來計算不同糾正輥上推量時穩(wěn)定輥軸承的負荷，以此來估算轉(zhuǎn)動對磨試驗機驅(qū)動電機的負荷。tanr= r=arctan (34)其中△S為上推量，其值為10/20/30/40mm，L1為穩(wěn)定輥和糾正輥的鉛垂距離。 穩(wěn)定輥重量為185 kg，故其重力為G=mg=185 =1813 N (35) 穩(wěn)定輥材料為316L不銹鋼。表31 工作機受力序號△S/mmrF3X /NF3Y /NF3 /N1101176。28′″3305176。54′″由表31取F3的最大值，為便于計算，所以取F3 =2400N，則穩(wěn)定輥單端軸承受力為1200 N。而轉(zhuǎn)動對磨試驗機所用的軸瓦長度為20 mm，所以其受力為2020=400 N。PW= (38)其中 TW 為工作機的轉(zhuǎn)矩，N 穩(wěn)定輥軸套直徑為45 mm，故TW =FμS=400 Nm (39) 帶鋼速度為80—120m/min，取最大轉(zhuǎn)速。 計算電動機所需功率P0電動機所需功率由工作機所需功率和傳動裝置的總效率按下式計算P0= (311)其中η為由電動機至工作機的傳動裝置總效率。 確定電動機的額定功率Pm 電動機功率主要根據(jù)電動機運行時的發(fā)熱條件來決定。對于長期連續(xù)運轉(zhuǎn)、載荷不變或變化很小、常溫下工作的機械，只要所選電動機的額定功率Pm等于或略大于所需電動機功率P0，即Pm ≥ P0，電動機在工作時就不會過熱，因此不必效驗發(fā)熱和啟動力矩。 確定電動機的轉(zhuǎn)速 設(shè)計中常選用同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min或1000 r/min的電動機，由于工作機轉(zhuǎn)速為335 r/min，故選用轉(zhuǎn)速相接近的1000 r/min電動機。表32 Y90S—6型電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)Y90S—6910 本章小結(jié) 本章通過對穩(wěn)定輥工況的分析，計算得出了穩(wěn)定輥的載荷，從而求出了電動機所需的功率和轉(zhuǎn)速，進而確定了電動機的型號。第4章 減速器的設(shè)計 減速器是位于原動機和工作機之間的封閉式機械傳動裝置。由于其傳遞運動準(zhǔn)確可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，壽命長，且使用維修方便，得到廣泛的應(yīng)用。就可以計算出傳動裝置的總傳動比。 一級圓柱齒輪減速器傳動形式、特點及應(yīng)用 傳動裝置的運動和動力參數(shù) ，令高速軸為I軸，低速軸為II軸。 各軸轉(zhuǎn)矩為TI =9550=9550= Nm (47)表41 軸的參數(shù)軸轉(zhuǎn)速/(r/min)功率Kw轉(zhuǎn)矩(N（2）根據(jù)表42，通用減速器選用7級精度。由表43，選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度240HBS。為了提高傳動的平穩(wěn)性，減小沖擊振動，以齒數(shù)多一些為好。選小齒輪齒數(shù)z1=30，大齒輪齒數(shù)z2=uz1=30=，取z2=82。 ②T1位小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。mm。④ =。⑥由式（49）計算接觸疲勞強度用重合度系數(shù)Zε。、zz2帶入（44）（45），得αa1=176。再帶入（412），得εα=。表44 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)Φd 節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH（aa=20176。 =600MPa、σHlim2=550MPa。 取失效概率為1％、安全系數(shù)S=1，由式（415）得[σH]1==MPa=540MPa[σH]2==MPa=523MPa (415)取[σH]1和[σH]2較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即[σH] =[σH]1=523MPa 2）試算小齒輪分度圓直徑d1t ≥ = mm = (2)調(diào)整小齒輪分度圓直徑 1）計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。v== m/s (416)②齒寬b。②根據(jù)v= m/s，7級精度，=。Ft1=2T1／d1t=2103／ N= N (418)KAFt1／b=1／ N/mm= N/mm ＜100 N/mm (419)查表46得齒間載荷分配系數(shù)KHα=。由此，得到實際載荷系數(shù)為 接觸疲勞壽命系數(shù)KHN KH=KAKVKHαKHβ=1= (420)3）由式（421），可得按實際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑d1=d1t = mm= mm (421)及相應(yīng)的齒輪模數(shù)m=d1／z1=／30= mm (422) 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計（1）由式（423）試算模數(shù)，即mt (423)1) 確定公式中各參數(shù)值表45 使用系數(shù)KA 動載系數(shù)KV 表46 齒間載荷分配系數(shù)KHα 、KFα 外齒輪齒形系數(shù)YFa①試選載荷系數(shù)KFt=。Yε=+=+= (424) ③計算。 =、Ysa2=。=、KFN2=。 ①圓周速度v。b=Φdd1=1 mm= mm (431) ③寬高比b／h。 ①根據(jù)v= m/s，7級精度，=。 ③由表47用插值法查得KHβ=，結(jié)合b／h =。則載荷系數(shù)為KF=KA KV KFα KFβ =1=3） 由式（434），可得按實際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)m=== mm (434)表47 接觸疲勞強度計算用的齒向載荷分布系數(shù)KHβ 彎曲強度計算的齒向載荷分布系數(shù)KFβ 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強度算得的模數(shù)m= mm，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=1 mm，按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1= mm，計算出小齒輪齒數(shù)z1=d1／m= mm。 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，即滿足了齒面接觸疲勞強度，由滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 主要設(shè)計結(jié)論表48 齒輪設(shè)計結(jié)論參數(shù)齒數(shù)z模數(shù)/mm分度圓直徑d/mm齒根圓直徑df /mm齒頂圓直徑da /mm齒寬b/mm傳動比i中心距ɑ/mm小齒輪3213234