真空摩擦試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)含11張CAD圖

真空摩擦試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)含11張CAD圖,真空,摩擦,磨擦,試驗(yàn),實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì),11,十一,cad 真空摩擦試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì) 摘 要 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)在生活中很多種品種，根據(jù)我的了解，僅僅在ASLLE（美國(guó)潤(rùn)滑工程協(xié)會(huì)）這一個(gè)單獨(dú)的協(xié)會(huì)就收集了很多，他們所收錄的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)種類的大概有上百種。下面我就簡(jiǎn)單的舉例一些，比如有滾子式，四球式，往復(fù)式，盤銷式，切入式這些品種的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)等等。摩擦磨損試驗(yàn)主要是為了測(cè)量某一種材料抗磨損的功能的大小，試驗(yàn)之后我們就可以清楚的知道材料耐磨性的好壞，從而選擇適合的材料。真空摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的作用讓被檢測(cè)的材料在一種高真空的環(huán)境工況下進(jìn)行模擬試驗(yàn)，從而測(cè)量出材料的耐磨性好壞。它是摩擦磨損試驗(yàn)在真空環(huán)境工況下進(jìn)行試驗(yàn)，并得到數(shù)據(jù)的基本工具。廣泛運(yùn)用于航天航空等高技術(shù)，航天器的許多設(shè)備都是要在高真空的環(huán)境下運(yùn)行。所以進(jìn)行真空摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的研制就變得非常的具有意義了。 關(guān)鍵詞：摩擦；試驗(yàn)機(jī)；真空 Abstract Friction and wear testing machine in the life a lot of kinds of varieties, according to my understanding, only in ASLLE (the American association of lubrication engineering) that will have a large collection of a single association, they are included there are about hundreds of kinds of friction and wear testing machine. I'm going to give you a few simple examples, such as roller, four-ball, reciprocating, disc pin, cut-off type of friction and wear testing machine, and so on. Friction and wear test is to measure the function of a certain material abrasion of size, after the test, we can clearly know the stand or fall of material abrasion resistance, so as to select suitable materials. The function of the vacuum friction and wear testing machine makes the tested materials simulate the test in a high vacuum environment, so as to measure the abrasion resistance of the material. It is a basic tool for the test of friction and wear test under vacuum condition. Widely used in aerospace and other high technologies, many of the spacecraft's equipment is to operate in a high vacuum environment. Therefore, the development of vacuum friction and wear testing machine has become very meaningful. Keywords: friction； testing machine； vacuum. III 目錄 引言 1 第一章 緒論 2 1.1課題研究的目的及意義 2 1.2發(fā)展趨勢(shì) 3 1.3小結(jié) 4 第二章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的影響因素 5 2.1、實(shí)驗(yàn)條件的影響 5 2.2試驗(yàn)負(fù)載的影響 7 第三章 方案設(shè)計(jì)和工作原理 10 3.1試驗(yàn)機(jī)的整體分析 10 3.2設(shè)計(jì)方案的制定 10 3.3工作原理 11 3.3.1主傳動(dòng)部分 11 3.2.2控制系統(tǒng) 11 3.2.3加載系統(tǒng) 11 3.2.4真空系統(tǒng) 11 3.2.5小結(jié) 11 第四章 真空摩擦試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算 13 4.1試驗(yàn)機(jī)的主要指標(biāo)性能確定 13 4.2試驗(yàn)機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算 13 4.2.1電機(jī)的選擇 13 4.2.2同步帶的計(jì)算 14 4.2.3主軸計(jì)算 18 4.2.4、主軸上鍵的強(qiáng)度校核 20 4.2.5聯(lián)軸器的選擇 21 4.2.6、橫梁的強(qiáng)度校核 21 4.2.7絲桿螺母的相關(guān)計(jì)算 21 4.2.8軸承的校核 22 4.2.9扭矩傳感器的選擇 24 4.2.10真空腔室的選擇 24 第五章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)整體結(jié)構(gòu) 26 第六章 總結(jié) 28 參考文獻(xiàn) 29 謝 辭 30 II 引言 真空摩擦試驗(yàn)機(jī)主要是用于研究真空環(huán)境下材料的耐磨性，主要是用于航天航空當(dāng)中。真空摩擦試驗(yàn)機(jī)在航天航空中有著極其重要的關(guān)鍵作用。想要航空航天器的真空工況環(huán)境，那么研究真空摩擦試驗(yàn)機(jī)就變得非常有意義了。真空摩擦試驗(yàn)機(jī)，就是讓所研究的材料處于真空的工況環(huán)境當(dāng)中，通過(guò)試驗(yàn)分析材料的耐磨性，最后選擇出最適合的材料。由于真空摩擦試驗(yàn)機(jī)目前面臨著許多難以解決的問(wèn)題，比如說(shuō)真空環(huán)境的實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程的密封，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集等，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)對(duì)于真空摩擦機(jī)的研究困難重重。所以造成了一個(gè)結(jié)果就是我國(guó)對(duì)真空環(huán)境工況下的材料的耐磨性的分析這方面的具體產(chǎn)品非常的缺乏。不過(guò)進(jìn)來(lái)真空摩擦問(wèn)題的顯得越發(fā)的重要，我國(guó)也更加的重視，國(guó)內(nèi)外這方面的研究人員都投入更加大的經(jīng)濟(jì)和精力。我相信真空摩擦的研究會(huì)取得飛速的發(fā)展。 第1章 緒論 1.1課題研究的目的及意義 在我們平時(shí)的日常的生活當(dāng)中，摩擦和磨損的現(xiàn)象是隨處可見(jiàn)的，而且這些現(xiàn)象切切實(shí)實(shí)的影響著我們的生活。為了合理的利用這些現(xiàn)象，摩擦學(xué)就在這樣的情況下誕生了。我們可以把摩擦理解為在表面有著接觸的物體，如果他們產(chǎn)生了相互的運(yùn)動(dòng)，那么就會(huì)有互相作用的力，那么這個(gè)力可以稱為摩擦力。摩擦學(xué)就是研究這一方面的問(wèn)題的相關(guān)技術(shù)的一門學(xué)科。我們可以利用這一學(xué)科，科學(xué)的解決裝備中的磨損，潤(rùn)滑等方面的問(wèn)題?？茖W(xué)技術(shù)的日新月異，從宏觀上研究摩擦學(xué)的辦法已經(jīng)變成了現(xiàn)在的微觀研究，可以從根本上了解材料的組織結(jié)構(gòu)變化。 摩擦學(xué)學(xué)科的迅速發(fā)展是與工業(yè)屆的需求密不可分的。隨著產(chǎn)品的精益求精，想要生產(chǎn)出更高品質(zhì)的產(chǎn)品，就要求我們有更高精度的機(jī)械設(shè)備。所以機(jī)械設(shè)備的要求在不斷的提升著，大多數(shù)的設(shè)備具有更大的功率和更高的速度，還有一些還要求能在特殊的工況環(huán)境下進(jìn)行工作。這樣就導(dǎo)致了機(jī)械零件摩擦產(chǎn)生的磨損增大，壽命變短，而機(jī)械零件的實(shí)效又會(huì)導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備故障甚至喪失功能，生產(chǎn)的成本隨即大大的增加。因此，對(duì)機(jī)械設(shè)備日常工作的維護(hù)修理，就變成了機(jī)械工程師最為關(guān)注的重點(diǎn)。如果想要進(jìn)行這方面的研究，那么我們就一定要使用到摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，它是我們進(jìn)行研究工作必須要求的一樣工具。在這樣的環(huán)境之下，摩擦試驗(yàn)機(jī)就被人們重視，也產(chǎn)生了各式各樣的摩擦試驗(yàn)機(jī)。比如國(guó)內(nèi)使用最多的滾子式的，四球式的，往復(fù)式的，盤銷式的，切入式的。借助這些設(shè)備，我們可以對(duì)材料的耐磨性進(jìn)行分析，選擇適合的材料，來(lái)延長(zhǎng)零件壽命，節(jié)約成本。 目前，我國(guó)航空航天技術(shù)日新月異，航天器在太空中運(yùn)行，所以他的大多數(shù)的裝備都是要長(zhǎng)期處于高真空的環(huán)境下進(jìn)行工作的，在這樣的高真空環(huán)境下，摩擦學(xué)的研究是與平常有著區(qū)別的。比如，真空的環(huán)境下，沒(méi)有氧氣還有一些大氣反應(yīng)。金屬在表面，在空氣中很容易形成的新的氧化膜，在大氣當(dāng)中一旦消失，就很難再次形成，金屬的摩擦表面沒(méi)有了氧化膜的保護(hù)而直接的接觸，導(dǎo)致了接觸面發(fā)生非常嚴(yán)重的粘著；在大氣的環(huán)境當(dāng)中，少了氣體的對(duì)流把摩擦產(chǎn)生的熱量帶走，摩擦產(chǎn)生的熱量就會(huì)聚集在表面，使得溫度急劇增高，導(dǎo)致發(fā)生摩擦的材料的物理結(jié)構(gòu)，化學(xué)性能產(chǎn)生了改變；在真空的環(huán)境下，液體的潤(rùn)滑分子揮發(fā)速度很快，將會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑劑飛速的流失，導(dǎo)致潤(rùn)滑失去作用。 想要了解并且解決這些在真空中發(fā)生的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)各種各樣適合的材料和潤(rùn)滑劑，那么一定要做的事情就是做很多關(guān)于這方面的試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)比在實(shí)際工況下觀察摩擦磨損來(lái)說(shuō)。試驗(yàn)的條件將會(huì)十分的寬泛，試驗(yàn)成本相對(duì)于實(shí)際工況也會(huì)變得非常的低廉。并且在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中，我們得到所需要數(shù)據(jù)的時(shí)間也比真正的工作下快得多，可以為我們節(jié)省非常多的時(shí)間，最重要的是許多的東西也是比較容易得到控制，能夠很大程度上保證我們的人生安全。因此，如果我們要研究摩擦學(xué)，進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)是非常有必要和有意義的。這樣一來(lái)，進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)的設(shè)備就變得更加的意義重大了。 在這樣的情況下，摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的研究取得了非常大的重視。真空摩擦試驗(yàn)機(jī)在航天航空中有著極其重要的關(guān)鍵作用。想要航空航天器的真空工況環(huán)境，那么研究真空摩擦試驗(yàn)機(jī)就變得非常有意義了。真空摩擦試驗(yàn)機(jī)，就是讓所研究的材料處于真空的工況環(huán)境當(dāng)中，通過(guò)試驗(yàn)分析材料的耐磨性，最后選擇出最適合的材料。由于真空摩擦試驗(yàn)機(jī)目前面臨著許多難以解決的問(wèn)題，比如說(shuō)真空環(huán)境的實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程的密封，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集等，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)對(duì)于真空摩擦機(jī)的研究困難重重。所以造成了一個(gè)結(jié)果就是我國(guó)對(duì)真空環(huán)境工況下的材料的耐磨性的分析這方面的具體產(chǎn)品非常的缺乏。不過(guò)進(jìn)來(lái)真空摩擦問(wèn)題的顯得越發(fā)的重要，我國(guó)也更加的重視，國(guó)內(nèi)外這方面的研究人員都投入更加大的經(jīng)濟(jì)和精力。我相信真空摩擦的研究會(huì)取得飛速的發(fā)展。 1.2發(fā)展趨勢(shì) 今日，科學(xué)技術(shù)日新月異，摩擦磨損測(cè)試的水平也在不斷的提高，最近更是有著飛速發(fā)展的勢(shì)頭，摩擦磨損試壓機(jī)按照下面的趨勢(shì)在更新?lián)Q代： （1） 傳統(tǒng)的機(jī)械變速系統(tǒng)已經(jīng)逐漸消失，取而代之的是電機(jī)系統(tǒng)：目前，電機(jī)系統(tǒng)的性能大多數(shù)比較高，而且技術(shù)也變得十分成熟，電機(jī)的調(diào)速比目前可以做到一比數(shù)百，數(shù)千，甚至更加的高。使用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸，不僅僅可以大大的簡(jiǎn)單化機(jī)械的結(jié)構(gòu)，還可以較少摩擦試驗(yàn)機(jī)由于摩擦所造成的耗損量，這樣一來(lái)，我們使用的這些機(jī)械就能夠使用更加長(zhǎng)的時(shí)間，也就是保證了我們機(jī)器的壽命，也保證機(jī)器的可靠性能。這種電機(jī)系統(tǒng)的性能高，唯一的缺點(diǎn)就是造價(jià)昂貴，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)機(jī)器的成本變高。但是瑕不掩瑜，它在我們的整個(gè)生產(chǎn)制作過(guò)程當(dāng)中，還是被廣泛使用著的。 （2） 現(xiàn)在的摩擦試驗(yàn)機(jī)，一般來(lái)說(shuō)都是配備了微型計(jì)算機(jī)：微型計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有許多，比如說(shuō)造價(jià)成本低，使用起來(lái)方便簡(jiǎn)潔，在使用過(guò)程當(dāng)中也比較穩(wěn)定。微型計(jì)算機(jī)不但是可以當(dāng)做以往的那些二次儀表來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)機(jī)的操控，而且還可以對(duì)所需要測(cè)量的一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)收集和整理，所以能夠使摩擦磨損實(shí)驗(yàn)的功能取得非常大的提升。 （3）、提高測(cè)試手段； （4）、提高穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性； （5）、提升實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的可重復(fù)性和再現(xiàn)性。 1.3小結(jié) 這個(gè)設(shè)計(jì)的目的，我們主要是計(jì)算并且設(shè)計(jì)出真空摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械機(jī)構(gòu)的部分，并且對(duì)這一部分的合理性進(jìn)行計(jì)算分析，最終使用AutoCAD繪制出二維圖紙。根據(jù)要求，我們所設(shè)計(jì)出來(lái)的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)要確保滿足的性能要求就和下面說(shuō)列舉的： (1)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速范圍在 r/min，無(wú)級(jí)別調(diào)速； (2)加載的范圍：N，采用砝碼加載的辦法； (3)樣品盤的最大的尺寸是 mm，最大的厚度10 mm。 （4）真空度要求：Pa 這個(gè)設(shè)計(jì)要求完成以上的要求的真空摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)，并且進(jìn)行相關(guān)方面的計(jì)算整理。完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且繪制二維的三視圖，完整表達(dá)出整個(gè)結(jié)構(gòu)。 第2章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的影響因素 摩擦實(shí)驗(yàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)中真正的摩擦系統(tǒng)進(jìn)行模擬，使得可以在實(shí)驗(yàn)室中完成摩擦場(chǎng)面，還有觀察摩擦磨損場(chǎng)面的規(guī)律，選定參數(shù)的測(cè)量分析對(duì)于沒(méi)有確定的摩擦實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)當(dāng)中摩擦元素的影響。所以我們使用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)就是為了完成上面的目標(biāo)和任務(wù)。在這一個(gè)的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，有著很多的影響因素，我們就是調(diào)整這些因素，來(lái)做到我們所需要的試驗(yàn)?zāi)康摹Ｒ虼?，他的工作變量是寬泛的，在一定的范圍?nèi)是可以調(diào)整的。 2.1、實(shí)驗(yàn)條件的影響 （1）運(yùn)動(dòng)形式的影響 運(yùn)動(dòng)的形式和摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的摩擦副息息相關(guān)，是哪種運(yùn)動(dòng)形式，主要是看它的運(yùn)動(dòng)摩擦副。在發(fā)展的初期，摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)都是具有固定的摩擦副結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式的。但是科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的摩擦試驗(yàn)機(jī)一般是多功能實(shí)驗(yàn)?zāi)Σ粮边€有運(yùn)動(dòng)形式均是可以改變的。在目前所有的摩擦試驗(yàn)機(jī)上的摩擦副上，摩擦副的運(yùn)動(dòng)的形式在目前所了解的有滑動(dòng)，滾動(dòng)，自旋，沖擊這樣簡(jiǎn)單的四種。在實(shí)驗(yàn)機(jī)當(dāng)中，運(yùn)動(dòng)形式通常有著比較高的要求，往往都是事先給定并且不能改變的。但是對(duì)于運(yùn)動(dòng)位置這方面的精度，通常都是沒(méi)有什么特殊的要求的，所以對(duì)于運(yùn)動(dòng)位置這一方面來(lái)說(shuō)，大多數(shù)情況下是可以選擇忽略不計(jì)的。 （2）負(fù)荷的影響 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)有一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)，那就是負(fù)荷，他在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中，往往能保持著一定的相對(duì)穩(wěn)定。負(fù)載這個(gè)參數(shù)，在摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)當(dāng)中，它所需要的精度要求通常都不是很低，有些甚至可以說(shuō)是有些高，國(guó)內(nèi)試驗(yàn)機(jī)在這方面的精度要求的規(guī)定是不能超過(guò)百分之十一。對(duì)于如此之高的精度要求，如果我們想要滿足這個(gè)要求，我們必須考慮到一個(gè)很困難的問(wèn)題，那就是加載系統(tǒng)在試驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中，所產(chǎn)生的摩擦的阻力。降低這個(gè)摩擦阻力，相對(duì)的我們就能夠提高負(fù)荷的精度。目前，摩擦試驗(yàn)機(jī)當(dāng)中，我們最經(jīng)常使用的加載的方法可以分為三個(gè)：分別是機(jī)械式的加載方法，液壓式的加載方法，電磁式的加載方法。這三個(gè)方法又可以繼續(xù)細(xì)分，其中，機(jī)械式加載方法包括杠桿加載方法，彈簧加載方法，重物直接加載的方法，或者以上三種加載的結(jié)合。杠桿加載的方法和重物直接加載的方法系統(tǒng)具有很多的有點(diǎn)。比如構(gòu)成比較簡(jiǎn)潔，相對(duì)穩(wěn)定，不用考慮載荷怎么樣持續(xù)加持這方面的事情，加載的精度高，但有一個(gè)非常致命的缺點(diǎn)是摩擦副運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定就會(huì)很容易的造成震動(dòng)和沖擊；彈簧加載的辦法所造成的震動(dòng)不大，但缺點(diǎn)是精度低，完成不了負(fù)荷精度調(diào)節(jié)。。液壓式加載方法有動(dòng)、靜兩種加載辦法，兩種加載的辦法都無(wú)法保證負(fù)荷的穩(wěn)定性；電磁加載的辦法可以輕松的完成負(fù)荷自動(dòng)的操控，但成本高，所以在已有的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)當(dāng)中很少使用。 （3）速度的影響 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)有一個(gè)重要的研究參數(shù)，那就是速度的大小?；瑒?dòng)速度根據(jù)方向的不同可以分為兩種，一種是單方向的運(yùn)動(dòng)，另一種是往復(fù)式運(yùn)動(dòng)。在這兩個(gè)當(dāng)中，往復(fù)運(yùn)動(dòng)又可以分為兩種，其中的一種是來(lái)回?cái)[動(dòng)，另外的一種是往復(fù)的直動(dòng)。在試驗(yàn)機(jī)上，如果想要實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，辦法有很多，一種就是我們可以使用機(jī)械的辦法，比如凸輪機(jī)構(gòu)或者曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)；另外一種就是使用伺服電機(jī)或者是步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。往復(fù)直線的運(yùn)動(dòng)通常只能使用一種辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)，那就是機(jī)械的辦法。試驗(yàn)機(jī)的速度的大小往往都不是固定的，我們用來(lái)調(diào)節(jié)速度辦法有兩種，一種是有級(jí)調(diào)速，另外一種是無(wú)級(jí)調(diào)速。有級(jí)調(diào)速實(shí)現(xiàn)的辦法是利用有傳動(dòng)比或者速度比等方法。無(wú)集調(diào)速有機(jī)械式和電機(jī)式。機(jī)械式一般是使用摩擦輪和差動(dòng)輪系等；電機(jī)式是使用電機(jī)進(jìn)行，它有著十分寬泛的調(diào)速范圍。如果采用電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，那么通常是要求速度的平穩(wěn)。 溫度的影響 （4）溫度的影響 摩擦磨損試驗(yàn)受著各種各樣因素的影響，其中一個(gè)就包括溫度。溫度這個(gè)因素往往不做具體的要求，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的環(huán)境有著具體的需要的一些實(shí)驗(yàn)，也只是分為高溫和低溫。想要得到一個(gè)高溫的環(huán)境，通常有著各種不同的辦法，比如就是使用電阻絲加熱的辦法來(lái)或者，另一個(gè)就是使用高頻率加熱的方法獲得等等。如果是高溫試驗(yàn)機(jī)，我們不僅僅要考慮到里面的隔熱和散熱的問(wèn)題，還必須考慮到在高溫環(huán)境下，如何進(jìn)行材料的選擇。低溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，通常是使用適當(dāng)?shù)闹评涞霓k法，讓所需要的試件的周圍的環(huán)境保持在較低的溫度這個(gè)狀態(tài)下。如果條件允許的話，還可以將摩擦副放置到制冷劑當(dāng)中，通過(guò)這樣的辦法來(lái)完成低溫環(huán)境的實(shí)現(xiàn)。 （5）氣氛的影響 氣氛（比如真空），在一些特殊的試驗(yàn)當(dāng)中是有著明確規(guī)定的。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，如果僅僅是要求控制濕度，所需要的精度不高的話，那么我們利用一個(gè)最簡(jiǎn)單的辦法就是用密封性比較好罩子將摩擦副和一些有水的盒子套住。如果所需要控制濕度的精度較高，我們這個(gè)時(shí)候就可以用濕度傳感器進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制。此外，如果一個(gè)實(shí)驗(yàn)要求是在真空的環(huán)境下進(jìn)行研究的，對(duì)于真空度要求不是特別高的時(shí)候，我們可以使用一些簡(jiǎn)易的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如說(shuō)只要摩擦副的部分加上一個(gè)真空腔，與外界連接的部分用真空閥密封，這樣我們就可以得到一個(gè)簡(jiǎn)單的真空環(huán)境。如果實(shí)驗(yàn)要求十分的精確，對(duì)真空度要求很高，這個(gè)時(shí)候我們單純的使用真空腔和真空閥往往是難以實(shí)現(xiàn)的，所以考慮到了真空泵。使用真空泵的一個(gè)令人頭疼的問(wèn)題就是動(dòng)密封。為了解決動(dòng)密封責(zé)怪問(wèn)題，往往需要采用價(jià)格昂貴的磁力傳動(dòng)，借助磁力傳動(dòng)來(lái)減少甚至不用動(dòng)密封。 （6）試驗(yàn)時(shí)間的影響 摩擦試驗(yàn)機(jī)的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)時(shí)間都是不相同的，需要根據(jù)它們的情況來(lái)確定。此外，試驗(yàn)機(jī)大多數(shù)是沒(méi)有控制時(shí)間的裝置，也就是定時(shí)裝置的。如果摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)要求控制時(shí)間，有一個(gè)辦法就是通過(guò)控制動(dòng)力源，動(dòng)力源通過(guò)定時(shí)器可以十分簡(jiǎn)單的做到控制時(shí)間。此外，還有另外一個(gè)辦法就是利用摩擦力或者是摩擦力矩的極限值，當(dāng)達(dá)到這個(gè)極限值的時(shí)候，摩擦試驗(yàn)機(jī)就會(huì)停機(jī)。這種控制方法還有一個(gè)另外的好處就是它可以保護(hù)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，不至于發(fā)生超載的危險(xiǎn)。 2.2試驗(yàn)負(fù)載的影響 （1） 負(fù)荷的影響： 摩擦試驗(yàn)機(jī)在進(jìn)行試驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中，通常有許多需要測(cè)量的物理量，其中比較重要的一個(gè)就是負(fù)荷。測(cè)量負(fù)荷的辦法，如果加載方法的不同，那么測(cè)量的辦法也是不相同的。比如說(shuō)，如果要測(cè)量使用杠桿--砝碼加載這樣的機(jī)械式加載的負(fù)荷，那么我們可以通過(guò)加載在上面的砝碼，根據(jù)砝碼的重量，直接就可以得到負(fù)荷值；如果是機(jī)械式的彈簧加載，在加載的過(guò)程當(dāng)中，彈簧因?yàn)榱Φ淖饔冒l(fā)生形變，我們可以通過(guò)彈簧形變的程度來(lái)確定出負(fù)荷的大小。如果使用的是液壓加載，我們往往不是可以直接得出負(fù)荷值，而是需要根據(jù)加載油缸的壓力，進(jìn)行具體的一系列的計(jì)算而得到負(fù)荷的大小。此外，不管我們?nèi)绾蔚募虞d，利用負(fù)荷傳感器，我們都可以直接的得到負(fù)荷值的大小。值得注意的是傳感器的安裝位置，為了減少不必要的摩擦所引起的誤差，傳感器的安裝位置應(yīng)該與摩擦副盡量可能的接近。 （2）摩擦力(摩擦系數(shù))的影響； 摩擦力（摩擦力矩）和摩擦系數(shù)在摩擦磨損的試驗(yàn)當(dāng)中是重要的參數(shù)。在這兩個(gè)參數(shù)需要測(cè)量的時(shí)候，通常我們只需要測(cè)量摩擦力（摩擦力矩）或者摩擦系數(shù)的其中一個(gè)，另外一個(gè)我們可以根據(jù)公式求得。例如，如果負(fù)荷P我們已經(jīng)測(cè)量得出，我們只需要得到摩擦力或者摩擦系數(shù)的其中一個(gè)，就可以根據(jù)公式求解得出另外的一個(gè)的數(shù)值。測(cè)量摩擦力的辦法有很多，我們通常用到的有兩個(gè)，其中的一個(gè)是測(cè)量驅(qū)動(dòng)軸上的扭矩，另外的一個(gè)是利用彈性元件測(cè)出作用在固定件上的力。如果利用第二個(gè)辦法，操作不當(dāng)和容易造成測(cè)量精度不高。因?yàn)楣潭谧杂蛇\(yùn)動(dòng)的時(shí)候，由于存在摩擦，必然會(huì)產(chǎn)生力的作用，所以，我們可以把它放置在一些低摩擦的裝置上。這樣產(chǎn)生的摩擦力就會(huì)減少，測(cè)量的精度也隨著增大。如果想摩擦扭矩，可以直接利用扭矩傳感器，它放置的位置通常都是不是固定的，比如可以放置在運(yùn)動(dòng)軸上，或者是放置在固定軸。使用扭矩傳感器時(shí)，需要注意的是信號(hào)問(wèn)題，信號(hào)輸出必須保證良好。 （3）速度的影響； 速度作為影響摩擦磨損實(shí)驗(yàn)的因素之一，在一些試驗(yàn)當(dāng)中通常是需要進(jìn)行測(cè)量的。測(cè)量速度的方法我們有很多，比如我們可以利用測(cè)速發(fā)電機(jī)，或者是利用光電傳感器這些測(cè)速裝置直接的測(cè)量得到。而轉(zhuǎn)速的記錄我們最經(jīng)常使用到的就是計(jì)數(shù)器。 （4）測(cè)溫方法的影響； 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)當(dāng)中，由于發(fā)生摩擦，那么必定會(huì)產(chǎn)生熱量，溫度必然發(fā)生變化。在一個(gè)摩擦試驗(yàn)機(jī)之中，我們需要了解的溫度有很多，比如環(huán)境溫度，潤(rùn)滑劑的溫度，還有摩擦副摩擦所引起的摩擦面的溫度，其中，最難測(cè)量得到的就是摩擦面的溫度，因?yàn)樗⒉皇恰奥懵丁痹谕獾?，我們無(wú)法直接的測(cè)量。測(cè)溫的方法并不是只有單獨(dú)一種，最經(jīng)常使用的有兩種，其中的一種是熱電偶法，就是把熱電偶放置在接近摩擦副的位置上，這種辦法是無(wú)法得到摩擦面溫度的準(zhǔn)確值，得到的只是一個(gè)近似值。因?yàn)槟Σ撩嫔衔覀儫o(wú)法放置熱電偶。另外的一種辦法就是紅外測(cè)溫法，這種辦法也是無(wú)法得到精確的溫度值，因?yàn)榧t外測(cè)溫法測(cè)到的啥指示摩擦面邊界的溫度。因?yàn)榈倪@兩種辦法都無(wú)法得到精確值，我們就需要了解試件上溫度的分布情況，以用來(lái)對(duì)結(jié)果修正。 （5）磨損量的影響； 摩擦實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的一個(gè)必須要測(cè)量的參數(shù)是磨損量。目前，磨損量還很難做到在線測(cè)量，以前測(cè)量磨損量的方法通常都是把試件取下，然后對(duì)磨痕進(jìn)行測(cè)量；還有另外的一種辦法就是稱重，我們可以測(cè)量失重，從而得出磨損量。現(xiàn)在，隨著科學(xué)技術(shù)日新月異，以往的傳統(tǒng)方法已經(jīng)被打破，我們可以利用電測(cè)法或者光柵來(lái)對(duì)磨損量進(jìn)行在線測(cè)量。它的原理在于測(cè)量出整個(gè)工作的過(guò)程當(dāng)中相對(duì)的移動(dòng)位置。但是這樣的辦法價(jià)錢比較昂貴，操作也很復(fù)雜，還沒(méi)有被廣泛的利用。 （6）重復(fù)性和再現(xiàn)性； 試驗(yàn)的重復(fù)性和再現(xiàn)性是衡量一個(gè)試驗(yàn)機(jī)的精度的重要指標(biāo)，也是衡量試驗(yàn)機(jī)價(jià)值的關(guān)鍵因素。想要得到較高的重復(fù)性和再現(xiàn)性，就必須保證每次試驗(yàn)所使用的試桿和試驗(yàn)的環(huán)境工況要保持相同。一臺(tái)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)想要保證足夠良好的重復(fù)性和再現(xiàn)性，那么就必須確保關(guān)鍵部件運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。也只有保證了這個(gè)穩(wěn)定性，才能夠確保足夠的精度。此外，摩擦副的接觸形式也影響著重復(fù)性和再現(xiàn)性。合理的摩擦副接觸是良好的重復(fù)性和再現(xiàn)性的保證。通常情況下，面接觸相對(duì)于點(diǎn)接觸所受到的外界影響要大很多。所以在相同的條件下，如果沒(méi)有具體的要求的話，我們優(yōu)先選用點(diǎn)接觸。 第3章 方案設(shè)計(jì)和工作原理 3.1試驗(yàn)機(jī)的整體分析 通過(guò)我們對(duì)試驗(yàn)機(jī)的了解，我們可以把試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)大體的分為下面幾部分：主傳動(dòng)系統(tǒng)，真空處理系統(tǒng)，加載系統(tǒng)，摩擦盤夾持系統(tǒng)，控制系統(tǒng)等主要部分。通過(guò)對(duì)這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，再經(jīng)過(guò)合理的組合，我們可以完成設(shè)計(jì)方案。 3.2設(shè)計(jì)方案的制定 圖3-1是使用cad完成的方案原理圖 圖3-1 設(shè)計(jì)方案 1、 真空腔 2、觀察窗 3、摩擦銷4、下試樣盤5、試樣平臺(tái)6、軸承7、同步帶和帶輪8、伺服電機(jī)9、真空泵接口法蘭10、分度盤11、真空閥12、底座13、絲桿14、套筒15、自重塊16、懸臂梁 3.3工作原理 根據(jù)示意圖，我們并不困難的可以得到整個(gè)試驗(yàn)機(jī)的工作原理。 3.3.1主傳動(dòng)部分 通過(guò)伺服電機(jī)通電轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)同步帶帶動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)，主軸的旋轉(zhuǎn)再帶動(dòng)試樣平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，達(dá)到工作的效果。 3.2.2控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)主要是用來(lái)控制摩擦銷的徑向和軸向的運(yùn)動(dòng)，用以達(dá)到試驗(yàn)時(shí)候的準(zhǔn)確的位置。徑向的運(yùn)動(dòng)主要是通過(guò)分度盤和絲桿螺母進(jìn)行控制，轉(zhuǎn)動(dòng)分度盤，帶動(dòng)絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，引起絲桿螺母的徑向運(yùn)動(dòng)。它在底座上的運(yùn)動(dòng)，可以帶動(dòng)于它連在一起的豎直梁的運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)摩擦銷的徑向水平位移。而軸向的運(yùn)動(dòng)主要是利用套筒來(lái)實(shí)現(xiàn)。套筒的上下運(yùn)動(dòng)就可以完成摩擦銷的豎直運(yùn)動(dòng)。 3.2.3加載系統(tǒng) 通過(guò)對(duì)比一系列的加載辦法，最后選用砝碼加載，因?yàn)轫来a加載的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，試驗(yàn)的精度較高。而且砝碼加載，需要得到的負(fù)荷值也可以很簡(jiǎn)單的測(cè)量出來(lái)。在砝碼加載的另一端加上自重塊，用以平衡砝碼加載所產(chǎn)生的作用力。 3.2.4真空系統(tǒng) 因?yàn)樗璧恼婵斩炔⒉皇翘貏e的高，可以利用一個(gè)上部可以打開(kāi)的真空室。在真空室于其他地方有開(kāi)口的地方，都使用真空閥密封。在底部有一個(gè)真空泵法蘭，可以利用這個(gè)真空泵連接抽真空系統(tǒng)。真空室的左側(cè)使用透明材料作為觀察窗，可以在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中觀察整個(gè)試驗(yàn)的過(guò)程，出現(xiàn)故障的話可以及時(shí)的調(diào)整。 3.2.5小結(jié) 在真空系統(tǒng)當(dāng)中，真空室（1）的側(cè)壁有至少一個(gè)的觀察窗（2），真空泵接口法蘭（9）用來(lái)連接真空室與真空泵，真空室的頂部可以打開(kāi)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)在破真空之后調(diào)整摩擦銷的位置。摩擦盤夾持系統(tǒng)中，下試樣盤（4）固定在試樣平臺(tái)（5）上。摩擦銷（3）在下試樣平臺(tái)（4）上運(yùn)動(dòng)，達(dá)到試驗(yàn)的效果。動(dòng)力的傳動(dòng)是通過(guò)伺服電機(jī)，通過(guò)同步帶，帶動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)了試樣平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到目的效果。控制系統(tǒng)主要是通過(guò)絲桿在底座的運(yùn)動(dòng)來(lái)控制徑向的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)帶孔的套筒的上下移動(dòng)控制了軸向的運(yùn)動(dòng)。加載使用砝碼直接加載，可以從另一端的自重塊調(diào)節(jié)平衡。就這樣，整個(gè)試驗(yàn)機(jī)的工作過(guò)程都可以實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)方案就確定下來(lái)了。 第4章 真空摩擦試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算 4.1試驗(yàn)機(jī)的主要指標(biāo)性能確定 結(jié)合第一章確定下來(lái)的試驗(yàn)機(jī)的數(shù)據(jù)，在根據(jù)我們所需要的設(shè)計(jì)方案的要求，初步把這個(gè)試驗(yàn)機(jī)的指標(biāo)確定下來(lái)，主要的參數(shù)如下： (1)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速范圍在 r/min，無(wú)級(jí)別調(diào)速； (2)加載的范圍：N，采用砝碼加載的辦法； (3)樣品盤的最大的尺寸是 mm，最大的厚度10 mm。 （4）真空度要求：Pa 4.2試驗(yàn)機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算 根據(jù)試驗(yàn)機(jī)的要求，我們可以把主軸轉(zhuǎn)速范圍確定下來(lái)，變速的方式我們也初步確定，選定的電動(dòng)機(jī)為Y系列的三相異步電動(dòng)機(jī)。整個(gè)電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)部分的傳動(dòng)路線我們可以確定下來(lái)：三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)通過(guò)同步帶和帶輪，帶動(dòng)了主軸的旋轉(zhuǎn)，和主軸連接的摩擦盤的夾持器由于主軸的旋轉(zhuǎn)而開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，摩擦盤夾持器的旋轉(zhuǎn)又可以帶動(dòng)摩擦盤的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到我們想要的目的。 4.2.1電機(jī)的選擇 取摩擦盤和摩擦銷之間的動(dòng)摩擦系數(shù) ，則摩擦產(chǎn)生的最大功率 其中： Pm是摩擦產(chǎn)生的最大功率(Kw)； F是相互作用力(N)； v:是相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度(m/s)；f是滑動(dòng)摩擦系數(shù)； Fn是正壓力（N）； R:是摩擦力作用電相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的距離（m）； = 同步帶的傳動(dòng)效率 ： 滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率 ： 則總傳動(dòng)效率： 電動(dòng)機(jī)的輸出功率 故 為使電動(dòng)機(jī)的功率留有余量，負(fù)荷率?。?.85 根據(jù)參考資料可知，選擇的電機(jī)型號(hào)為：Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，機(jī)座號(hào)為80. 電機(jī)參數(shù)：功率 0.75， 效率75%，功率因素0.84. 尺寸參數(shù)：A：1250.70 B：1000.70 C：500.70 D： E：400.31 F： G： H: K： 4.2.2同步帶的計(jì)算 1、 計(jì)算功率： Kw 式中：是同步帶工作的工況系數(shù)，查表可得1.40 P為傳遞功率 2、 選擇帶型和節(jié)距： 根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速，查閱手冊(cè)選擇H型同步帶。 齒形如圖所示（4-4） 圖4-4齒形圖 周節(jié)制節(jié)距mm 齒形角： 40 齒根厚度s：6.12mm 齒高： 2.29mm 帶高： 4.30mm 齒根圓角半徑：1.02 齒頂圓角半徑：1.02 3、 小帶輪齒數(shù)： 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速和齒形，可以確定=20 ，根據(jù)設(shè)計(jì)方案 4、 小帶輪節(jié)圓直徑 直接查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，可以得到小帶輪直徑mm 5、 大帶輪齒數(shù)： 根據(jù)設(shè)計(jì)的方案，同步帶只是起到了傳動(dòng)的作用，不改變速度，所以兩個(gè)帶輪的齒數(shù)、是相等的，所以=25； 6、 大帶輪節(jié)圓直徑： 根據(jù)公式 （4-4） mm mm 7、 帶速計(jì)算： （4-5） m/s 通常H型=40m/s，所以符合要求。 8、 初定中心距： （4-6） ，取a==202.12 9、 初定帶的節(jié)線長(zhǎng)度 帶長(zhǎng)： （4-7） mm 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，齒數(shù)Z=60； 10、 實(shí)際中心距的計(jì)算： 中心距可以調(diào)整 （4-8） 中心距不可以調(diào)整 （4-9） 式中：小帶輪包角，inv是角的漸開(kāi)線函數(shù)，根據(jù)算出的inv值，查表即可以得到精確的值。 按照設(shè)計(jì)要求，中心距可以調(diào)整 所以=mm 11、 小帶輪嚙合齒數(shù)： （4-10） =10 12、 基本額定功率： （4-11） 式中：是帶寬為的許用工作拉力，m是帶寬為的單位長(zhǎng)度的質(zhì)量。 kw 13、 計(jì)算帶寬： (4-12) 式中：是小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)，是選定型號(hào)的基準(zhǔn)寬度 查表選取 所以mm 按照設(shè)計(jì)要求，可以確定帶寬19.1mm，代號(hào)075. 14、 作用在軸上的力： （4-13） N 15、 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸： 根據(jù)直邊齒輪的尺寸和公差，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇 槽型： H 齒槽底寬: 齒高: 槽半角°: 齒根圓角半徑: 1.98 齒頂圓角半徑: 節(jié)頂距: 1.372 節(jié)圓直徑d： 外圓直徑： 4.2.3主軸計(jì)算 ： 1、 主軸輸出功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩計(jì)算： 根據(jù)第一部分電機(jī)的計(jì)算，可以得到Kw，n=2400r/min 所以轉(zhuǎn)矩Nmm 2、 軸的最小直徑計(jì)算： 由公式= （4-14） 主軸的材料選擇為45鋼，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) ，。 所以 取整數(shù)，可以得到，由此可以得出軸的最小軸徑應(yīng)該是大于5mm。 3、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： （1） 設(shè)計(jì)出軸上的零件裝配，并使用AutuoCAD繪制簡(jiǎn)圖 圖4-5 軸上零件裝配方案 （2） 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，確定軸各段的長(zhǎng)度和直徑 初步選定軸承。根據(jù)軸承的受力情況，選定圓錐滾子軸承，大概選擇的軸承為30206，尺寸大小=30mm62mm16mm，所以可以確定，。 （3） 根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求，把其他各段軸的參數(shù)確定：，； ，； ，； ，； ，。 4、 軸的強(qiáng)度校核： 按照扭矩強(qiáng)度條件計(jì)算，公式如下： （4-15） 由前面的計(jì)算就可以知道=0.15Kw，n=2400r/min， 所以 根據(jù)軸的最小直徑計(jì)算： 由此可得，這個(gè)軸的每一段都合理。 4.2.4、主軸上鍵的強(qiáng)度校核 由主軸的設(shè)計(jì)，我們可以得出，鍵所在的軸的直徑是24mm，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取的鍵為普通平鍵，它的尺寸為，進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算： （4-16） 在這個(gè)公式當(dāng)中：d是軸的直徑；l是鍵的工作長(zhǎng)度，；h是鍵的高度，是許用壓力；k是鍵與鍵槽的接觸高度，k=0.5h；T是傳遞的轉(zhuǎn)矩。 查閱手冊(cè)，可以得到d=24，h=7，l=14，，可以得到： MPa遠(yuǎn)遠(yuǎn)的小于100MPa。 由此可以得出這個(gè)鍵滿足強(qiáng)度要求。 4.2.5聯(lián)軸器的選擇 （1） 類型的選擇 根據(jù)不存在相對(duì)位置這個(gè)特點(diǎn)，選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低的凸緣聯(lián)軸器。 （2） 載荷的計(jì)算 公稱轉(zhuǎn)矩：Nmm （4-17） 式中：T是公稱轉(zhuǎn)矩，是工作情況系數(shù)，查閱表格可得=1.7。 Nm （3） 型號(hào)的選擇 查閱手冊(cè)，選取GY4，軸孔直徑25。 4.2.6、橫梁的強(qiáng)度校核 從設(shè)計(jì)方案中我們可以看出，橫梁承受的軸向力與切向力都不大，最重要的是，摩擦銷與橫梁沒(méi)有緊密接觸的，橫梁受到的沖擊也就很小了。所以橫梁所承受的力也很小，它的強(qiáng)度和剛度的要求可以忽略不計(jì)，我們只需要滿足它的結(jié)構(gòu)要求。 4.2.7絲桿螺母的相關(guān)計(jì)算 （1） 絲桿螺母副的主要作用是控制摩擦銷在摩擦銷盤上的徑向運(yùn)動(dòng)。由此我們可以看出，他是傳遞運(yùn)動(dòng)的，并不是用來(lái)傳遞力的。只受到各種阻力的作用，所以它的強(qiáng)度校核忽略不計(jì)。 （2） 螺母的軸向位移： （4-18） 公式中：為螺桿轉(zhuǎn)角，s是導(dǎo)程，x為螺紋線數(shù)。 選取單線螺紋，所以x=1； 根據(jù)摩擦盤的直徑為40mm，我們選定的螺紋長(zhǎng)度L=50mm； 初步選定螺紋移動(dòng)l=40的時(shí)候，手輪轉(zhuǎn)動(dòng)8圈，所以可以得到： =16π rad mm （4-19） 由此可以知道：s=px==5mm 螺紋中徑： （4-20） 式中：是螺母形式參數(shù)，是螺紋副的許用壓強(qiáng)。查閱手冊(cè)，??； 代入數(shù)據(jù)計(jì)算，有mm 根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，取mm； 由此可以得到整個(gè)絲桿螺母結(jié)構(gòu)： 絲桿公稱直徑：，小徑：mm； 螺母高度：； 絲桿旋動(dòng)圈數(shù)： 基本牙型高度： 工作壓強(qiáng)： 工作壓強(qiáng)滿足要求。 為了保證自鎖，螺紋升角: 螺紋牙根部的寬度：b=0.65p=0.655=3.25 mm 4.2.8軸承的校核 整個(gè)系統(tǒng)只有主軸和絲桿使用了軸承。絲桿處的軸承主要的作用就是支撐，因?yàn)椴⒉怀惺茌d荷，收到的力很小，載荷的校核可以忽略不計(jì)。下面對(duì)主軸上的深溝球軸承進(jìn)行校核： 根據(jù)主軸設(shè)計(jì)可以知道： Nmm 根據(jù)帶輪，我們可以得到： d=101.06mm 所以 N N 所以 查閱手冊(cè)，深溝球軸承e的最小值為0.22，由此可得 初定當(dāng)量動(dòng)載荷P： （4-21） 查表可得： ，確定。 所以P=1.24299.32=5159.184 N 確定軸承的額定動(dòng)載荷： （4-22） 計(jì)算可得：C=N 校核軸承壽命： （4-23） 計(jì)算可得：h5000h 由此可得，軸承合理。 4.2.9扭矩傳感器的選擇 在網(wǎng)上查閱資料，扭矩傳感器選擇CYT-302旋轉(zhuǎn)型扭矩傳感器。它的外形尺寸圖如下： 安裝示意圖如下圖 4.2.10真空腔室的選擇 （1） 真空度的確定：由殘余氣體導(dǎo)熱原理，真空室的壓力達(dá)到某一個(gè)極限的值的時(shí)候，氣體在換熱表面之間導(dǎo)熱量可以忽略不計(jì)。在壓力很低的情況下，氣體的平均自由程要大于結(jié)構(gòu)尺寸，表面之間單位面積上氣體的傳導(dǎo)的功率： （4-23） 式中：是兩個(gè)換熱表面的適應(yīng)系數(shù)，與面積有關(guān)；p是壓力，是內(nèi)表面溫度，是外表面溫度，K是常數(shù)，在空氣之中，K=0.016.如果要求導(dǎo)熱占輻射能力不超過(guò)百分之一，那么系統(tǒng)壓力不能大于1.49Pa。 （2） 腔體的設(shè)計(jì) 為了使腔體的制造方法簡(jiǎn)單，強(qiáng)度好。我們選用圓筒形的真空腔?？紤]到摩擦銷軸向的調(diào)整需要，我們真空室設(shè)計(jì)為上部能夠打開(kāi)。壁厚公式： （4-24） 由公式計(jì)算，我們得到壁厚為 4.89mm，考慮到真空撿漏，向腔體內(nèi)沖壓等問(wèn)題，我們選用壁厚為5mm。 第5章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)整體結(jié)構(gòu) 根據(jù)整體設(shè)計(jì)，CAD做出的圖效果如下： 圖5-1 主視圖 圖5-2 俯視圖 圖5-3 左視圖 第六章 總結(jié) 目前，航天航空技術(shù)日新月異，我們使用到真空摩擦機(jī)的地方也越來(lái)越多。這個(gè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書主要是設(shè)計(jì)出了一個(gè)簡(jiǎn)單的真空摩擦試驗(yàn)機(jī)。選取適當(dāng)?shù)膮?shù)，構(gòu)造了摩擦試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分，繪制了CAD圖。 對(duì)這個(gè)試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)，它的有點(diǎn)在于可以不用破真空就能調(diào)節(jié)摩擦副部分的徑向運(yùn)動(dòng)，在不改變環(huán)境的情況下，改變了運(yùn)動(dòng)情況。雖然真空度和精度不是非常的高，但好在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。 最后，這個(gè)設(shè)計(jì)只針對(duì)了結(jié)構(gòu)的部分，真空抽氣系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)，檢測(cè)系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn) [1] 桂長(zhǎng)林，沈健.摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)[J].Ⅰ[1].摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的分類和特點(diǎn)分析。合肥：固體潤(rùn)滑.1990，10（1），48～55 [2] 桂長(zhǎng)林，沈健.摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)[J].II摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)方法的研究。合肥：固體潤(rùn)滑。1990，10（2），120～136 [3] 楊學(xué)軍，趙浩峰，趙昕月.高溫銷盤磨損試驗(yàn)機(jī)的研制[J].太原：太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，36（4），477～479 [4] 李霞，許志慶，楊永.高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的總體設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)儀器儀表，2003，19～21 [5] 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因?yàn)槲覀€(gè)人的基礎(chǔ)是比較薄弱的，所以在老師為我講解的時(shí)候往往不是能在第一時(shí)間內(nèi)就夠完全的理解，但是老師并沒(méi)有生氣，而是耐心的為我講解，直到我能夠完全的理解為止。比如說(shuō)我這個(gè)真空摩擦試驗(yàn)機(jī)最困難的有兩個(gè)，一個(gè)是真空環(huán)境的完成，另一個(gè)就是控制系統(tǒng)如何完美的實(shí)現(xiàn)摩擦銷的軸向和徑向的控制。在真空環(huán)境完成這一方面，老師給我推薦了許多的參考文獻(xiàn)，讓我了解了其中的工作原理，然后一個(gè)個(gè)方案的嘗試，最后在老師的指導(dǎo)下完成了這一部分。而早控制系統(tǒng)的部分，一開(kāi)始因?yàn)閷?duì)專業(yè)知識(shí)了解得不夠，整出了許多不合理的地方。最后在老師的指導(dǎo)下，一種種方案的設(shè)計(jì)和更改。例如，一開(kāi)始使用絲桿和機(jī)械手來(lái)調(diào)節(jié)它的徑向和軸向運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樘^(guò)復(fù)雜而放棄了；然后又想使用齒輪齒條和絲桿來(lái)控制，又因?yàn)辇X輪齒條無(wú)法實(shí)現(xiàn)自鎖而放棄了；最終采用了帶有孔的套筒來(lái)實(shí)現(xiàn)軸向運(yùn)動(dòng)，利用絲桿來(lái)實(shí)現(xiàn)徑向運(yùn)動(dòng)。在完成這個(gè)的過(guò)程當(dāng)中，能夠讓自己可以非常好的把平時(shí)在課堂上學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)運(yùn)用起來(lái)，結(jié)合到實(shí)際的問(wèn)題當(dāng)中來(lái)解決掉這些實(shí)際遇到的問(wèn)題。在老師的悉心指導(dǎo)下，感覺(jué)現(xiàn)在的我已經(jīng)能夠獨(dú)立的完成一些簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)問(wèn)題，感覺(jué)到自己得到了提升。特別是當(dāng)自己完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，整個(gè)人都是非常興奮，激動(dòng)和自豪的。最好再次真心的謝謝任靖日老師的耐心指導(dǎo)。 37