【正文】 ：摩擦學(xué)系統(tǒng)設(shè)計合理；氣氛可控，溫度可控；關(guān)鍵部件設(shè)有冷卻系統(tǒng)。該機即可嚴(yán)格控制溫度，一次 3 個試樣可減少重復(fù)試驗次數(shù)。90 年代西交大的邢建東等人 [3](研制的高溫磨損試驗機在電阻爐中的磨損室內(nèi)裝有一水平放置的砂輪，砂輪上有一定的松散磨料。該機最大的優(yōu)點是氣氛可控、嚴(yán)格保證試驗的主要因素（溫度、磨料、再喝等）恒定，實驗數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好。并在這些試驗機上研究了純鋁和純銅在室溫到 400℃范圍內(nèi)大氣氣氛下磨料磨損的特性。往復(fù)式摩擦磨損實驗臺的設(shè)計畢業(yè)論文目 錄 CONTENT第 1 章 緒論.............................................................................................1 課題研究的現(xiàn)狀 .................................................................................................1 摩擦磨損實驗的目的...........................................................................................3 發(fā)展趨勢...............................................................................................................3 摩擦磨損試驗機測控技術(shù)及其發(fā)展...................................................................4 小結(jié)......................................................................................................................5第 2 章 摩擦磨損試驗機的影響因素.....................................................6 試驗條件的影響...................................................................................................6 測量參數(shù)的影響...................................................................................................6第 3 章 摩擦磨損實驗臺結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)計算....................................7 往復(fù)式摩擦磨損試驗臺的工作原理..................................................................7 傳動的計算..........................................................................................................7 主要零部件的分析和校核..................................................................................8 電機和減速器的選擇及其主要參數(shù)............................................................8 齒輪 1 和齒輪 2 的分析和校核....................................................................8 同步帶的傳送和計算....................................................................................9 主軸的計算....................................................................................................11 主軸的強度校核............................................................................................11 主軸上鍵的強度校核....................................................................................12 摩擦銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計...........................................................................................................12.第 4 章磨損量的測量...............................................................................12 ..............................................................................12 摩擦系數(shù)測試部分............................................................................................................13小結(jié)...........................................................................................................................15致謝...........................................................................................................................16參考文獻...................................................................................................................17附錄一 外文原文...................................................................................................................281 附錄二 中文翻譯....................................................................................................342往復(fù)式摩擦磨損試驗臺的設(shè)計第 1 章 緒論 課題研究的現(xiàn)狀 1910 年第一臺磨料磨損試驗機問世，1975 年美國潤滑工程學(xué)會（ALSE）編著的“摩擦磨損裝置”一書中所公布的不同類型摩擦磨損試驗機已有上百種，僅幾十年來，摩擦磨損試驗機和試驗方法有了較大發(fā)展，但價格都比較昂貴。80 年代初美國的 Soemantei S 等人 [1]最早從事高溫磨損試驗機的研究，共研制了三臺高溫磨料磨損試驗機。80 年代末德國的 Fischer A 等人 [2]在總結(jié)前人對試驗機研究的基礎(chǔ)上，研制一臺氣氛可控的高溫三體磨損試驗機。主要缺點是：耐高溫工作部位未設(shè)冷卻系統(tǒng)，影響設(shè)備精度；同時由于該機未考慮高溫氧化對磨損的影響，在該機測定高溫氧化與磨損的交互作用時誤差較大。試樣夾上相同成分的 3 個試樣受載荷作用于表面鋪有松散磨料的砂輪上，由于試樣和砂輪及其松散磨料間的相對運動而產(chǎn)生兩體和三體混合磨料磨損。但其主要不足是：(1) 試樣總在同一軌跡上反復(fù)磨損，摩屑潛入砂輪間隙，使砂輪研磨能力逐漸下降；（2）氣氛不易控制；（3）這種混合磨損與實際工礦相差較遠。主要不足是：密封還存在一些問題；冷卻系統(tǒng)還不夠完善；氣氛成分不能定量測定等。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。該機可以提供從大氣 103Pa 的壓力環(huán)境；測量的參數(shù)較多，除了測力和速度等參數(shù)外，還可以測量溫度和摩擦引起的震動頻率等；同時具有較為完善的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)；只須改變夾具及其附件，便可實現(xiàn)多種接觸形勢和相對運動形式，以及不同的系統(tǒng)剛度和震度特性，拓寬了試驗機的應(yīng)用范圍。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。以上這些摩擦試驗機多采用靜態(tài)選位法觀察試件，雖然簡單易行，但不能獲得摩擦過程的動態(tài)信息，更不能對磨損（摩擦）過程進行動態(tài)觀測及動態(tài)數(shù)據(jù)記錄。摩擦磨損試驗研究的內(nèi)容非常廣泛，如討論摩擦、磨損個潤滑機理以及影響摩擦、磨損的諸因素，對新的耐磨、減摩及摩擦材料和潤滑劑進行評定等。為了探索和驗證機械工程中摩擦磨損問題的機理以及有關(guān)影響因素，在摩擦學(xué)研究中展開摩擦磨損測試技術(shù)和數(shù)據(jù)分析研究具有非常重要的作用。利用這種系統(tǒng)既可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，也可以實現(xiàn)擺動和直線運動。但高性能電機系統(tǒng)價格比較昂貴。改進測試手段提高穩(wěn)定性，提高測試精度提高試驗機的穩(wěn)定性，以使試驗結(jié)果具有更好的重復(fù)性和再現(xiàn)性 摩擦磨損試驗機測控技術(shù)及其發(fā)展摩擦磨損測試技術(shù)的發(fā)展與測試技術(shù)和測量儀器儀表的發(fā)展密不可分。這些技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展有力的促進了摩擦磨損試驗技術(shù)和智能化摩擦磨損試驗機的發(fā)展。電氣調(diào)速方面多采用基于大功率晶體管、晶匣管和大功率整流技術(shù)甚至直流發(fā)電機直流電動機技術(shù)的直流調(diào)速系統(tǒng)。隨著摩擦學(xué)研究的不斷深入，對摩擦磨損試驗機的要求也越來越高。隨著計算機的普及，出現(xiàn)了利用計算機輔助摩擦磨損試驗機的試驗機，這種試驗機多采用“傳感器＋信號調(diào)理＋數(shù)據(jù)采集卡＋軟件”這樣一種基于模數(shù)采集卡的基本形式。但由于試驗機的拖動設(shè)備電動機和交流變頻調(diào)速設(shè)備一般為交流強電設(shè)備，易產(chǎn)生強大的內(nèi)部干擾，同時工業(yè)環(huán)境、供電系統(tǒng)也會帶來各種外部干擾，雖可采用各種軟硬件抗干擾措施在一定程度上抑制這些干擾，但這些干擾扔會使以模擬形式傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生不穩(wěn)定的非正常波動，甚至?xí)疠^大的跳躍，影響摩擦學(xué)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，同時這種形式的試驗系統(tǒng)，信號經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換，會帶來一定的轉(zhuǎn)換誤差。電氣調(diào)速方面由于脈寬調(diào)制技術(shù)和矢量控制技術(shù)的發(fā)展及其在交流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，以交流異步電動機為對象和以交流變頻調(diào)速器為控制器的交流調(diào)速系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。自動控制理論與計算機技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了計算機控制技術(shù)，計算機在工業(yè)領(lǐng)域正成為不可缺少和不可替代的強有力的控制工具。系統(tǒng)一旦正常工作，各種操作一般都可以系統(tǒng)自動完成，可以完成長時間定時或不間斷測試。所設(shè)計的實驗機滿足下面的性能要求:試樣的尺寸：Φ 504。可實現(xiàn)對試樣的摩擦系數(shù)進行測試，摩擦磨損時間可控。因此摩擦磨損試驗機的設(shè)計就是要依據(jù)這種目的和既定的具體任務(wù)要求。例如，美國 FAEX 公司的多功能試樣測試機在添加附件以后，就可以形成一個平面、四球、液體侵蝕、針一盤和滾動四球等多種摩擦副形式。在試驗機上，對運動形式都有明確的規(guī)定，但對運動的位置精度卻要求不高，因此這方面可以忽略。試驗機對負(fù)荷的要求精度很高，在國內(nèi)試驗機負(fù)荷示值的相對誤差為 11%要求滿足負(fù)荷精度要求，就必須考慮在試驗機上減小加載系統(tǒng)的摩擦阻力。其中機械式加載又可以分為杠桿加載、彈簧加載和重物直接加載或以上三種加載形式的組合，杠桿加載和重物加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，載荷穩(wěn)定，不存在負(fù)荷保持的問題，加載精度高，但當(dāng)摩擦副運動不穩(wěn)定時卻會引起振動和沖擊；彈簧加載產(chǎn)生的振動較小，但是，彈簧加載精度不高，難于實現(xiàn)負(fù)荷精度調(diào)整。電磁加載易于實現(xiàn)負(fù)荷的自動控制，但其是弱點是控制的成分較高，而且在已有摩擦磨損試驗機上使用還比較少。因而也是摩擦磨損實驗的一個重要參數(shù)。在試驗機上即可以采用機械式方式( 如凸輪機構(gòu)和曲柄搖桿機構(gòu)等）實現(xiàn)擺動，也可以由電機（如伺服電機和步進電機)來實現(xiàn)擺動。試驗機的速度大小一般都要求可調(diào)，所能采用的方式有級調(diào)速和無極調(diào)速兩種。當(dāng)采用電機無極調(diào)速時，一般要求速度穩(wěn)定，因而常采用速度控制環(huán)節(jié)實現(xiàn)速度的閉環(huán)控制。要在試驗機上實現(xiàn)時間的控制，可以采用定時器控制動力源，也有的是根據(jù)摩擦力或摩擦力矩的極限值來控制停機。 測量參數(shù)的影響（1）試驗負(fù)荷的影響試驗機一般都要對試驗負(fù)荷進行測量，所采用的測量方式往往隨加載方式的不同而不同。然而，不論在哪種加載方式下。復(fù)合傳感器應(yīng)當(dāng)安裝在盡量靠近摩擦副的位置上，以避免或減小導(dǎo)向部分摩擦力引起的測量誤差。例如，在已知負(fù)荷 p的情況下，只要測出摩擦力 F，就可以根據(jù)公式 求出摩擦系數(shù)的數(shù)值。測量摩擦力常用的方法一般有兩種，機測量作用在驅(qū)動軸上的扭矩，或者是借助于彈性元件測定作用在固定件上的力。摩擦扭矩可以采用扭矩傳感器進行測量，其安裝位置既可以作用在運動軸上，也可以是在固定軸上。在試驗機上，通常是將摩擦扭矩?fù)Q成拉力或者壓力進行測量。記錄轉(zhuǎn)數(shù)最長用的是機械式計數(shù)器。目前，磨損量的再線檢測尚有困難，以往都是將試件取下再