銷(xiāo)盤(pán)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

《銷(xiāo)盤(pán)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《銷(xiāo)盤(pán)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】（56頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 目錄 第一章 緒論 .............................................................................................. 2 課題研究的目的和意義 .............................................................................. 2 內(nèi)外研究概況 ............................................................................................. 3 發(fā)展趨勢(shì) ...................................................................................................... 9 小結(jié) ............................................................................................................ 10 第二章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的影響因素 .................................................. 11 驗(yàn)條件的影響； ....................................................................................... 11 驗(yàn)負(fù)荷的影響； .................................................................................... 14 第三章 方案設(shè)計(jì)、分析與比較 ............................................................ 17 試驗(yàn)機(jī)的整體分析 .................................................................................... 17 設(shè)計(jì)方案的制定 ........................................................................................ 17 方案比較 .................................................................................................... 21 第四章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的 有 關(guān)計(jì)算 .................................... 23 驗(yàn)機(jī)的主要性能指標(biāo)的確定 ................................................................ 23 驗(yàn)機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)的 有 關(guān)計(jì)算 ............................................................... 23 機(jī) 的 選擇： ......................................... 23 步帶傳動(dòng)的計(jì)算： ................................... 25 軸計(jì)算： ........................................... 29 軸上鍵的強(qiáng)度校核： ............................... 31 梁的強(qiáng)度校核： ................................... 31 杠螺母副的相關(guān)計(jì)算： ............................. 31 承的校核： ....................................... 32 第五章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................. 35 損試驗(yàn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu) ............................................................................. 35 體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................ 36 橫梁的設(shè)計(jì) ................................................................................................ 36 支架的設(shè)計(jì)： ............................................................................................ 37 擦銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： ................................................................................ 38 擦盤(pán)夾持器的設(shè)計(jì)： ............................................................................ 38 第六章 總 結(jié) ........................................................................................ 39 參考文獻(xiàn) .................................................................................................. 40 附錄：外文翻譯 ...................................................................................... 41 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 高溫高速摩擦試驗(yàn)機(jī) 摘要 ： 摩擦學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用科學(xué)，在國(guó) 內(nèi)的相關(guān)研究中廣泛使用的試驗(yàn)機(jī)有滾子式磨損試驗(yàn)機(jī)、四球式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、切人式摩擦、磨損試驗(yàn)機(jī)、盤(pán)銷(xiāo)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)等。摩擦磨損試驗(yàn)的目的是為了對(duì)摩擦磨損現(xiàn)象及其本質(zhì)進(jìn)行研究，正確地評(píng)價(jià)各種因素對(duì)摩擦磨損性能的影響，從而確定符合使用要求的摩擦副元件的最優(yōu)參數(shù)。 高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)是進(jìn)行高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)的有效設(shè)備，廣泛運(yùn)用于對(duì)各種高速刀具的高溫摩擦磨損性能進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)，是高速切削和新型刀具材料研制開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的必備設(shè)備。該設(shè)備是高速加工和刀具材料研究方向研究工作急需的基礎(chǔ)設(shè)備，該設(shè) 備可以擴(kuò)展 該 學(xué)科的研究領(lǐng)域和提高研究水平 。 關(guān)鍵詞 ： 摩擦、試驗(yàn)機(jī)、高溫、高速 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 is a of is in a of on in to of on to of is in of to is a be to of 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 2 第一章 緒論 課題研究的目的和意義 摩擦學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用科學(xué)，研究材料摩擦磨損行為一般需要借助摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)量摩擦副的摩擦磨損特性等一系列參量。在國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究中廣泛使用的試驗(yàn)機(jī)有滾子式磨損試驗(yàn)機(jī)、四球式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、切人式摩擦、磨損試驗(yàn)機(jī)、盤(pán)銷(xiāo)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)等。 隨著冶金、礦山、電力以及工程機(jī)械等行業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)磨損危害的認(rèn)識(shí)有了相當(dāng)?shù)奶岣?。為了弄清磨損機(jī)理以減少有害的磨損，各國(guó)學(xué)者對(duì)材料在常溫下的各種磨損問(wèn)題均進(jìn)行了大量的研究，但對(duì)于材料在高溫下的磨損問(wèn)題 至今卻研究的較少，這和高溫磨損試驗(yàn)裝置的缺乏不無(wú)關(guān)系。 1910 年第一臺(tái)磨料磨損試驗(yàn)機(jī)即以問(wèn)世， 1975 年美國(guó)潤(rùn)滑工程師學(xué)會(huì)（ 著的 “ 摩擦磨損裝置 ”一書(shū)中所公布的不同類(lèi)型的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)也有上百種，但其中大部分都是常溫磨損試驗(yàn)機(jī) [1]。近幾十年來(lái)，磨損試驗(yàn)機(jī)和試驗(yàn)方法雖然有了較大的發(fā)展，但這些試驗(yàn)機(jī)大多還是由企業(yè)和研究工作者根據(jù)工作需要和實(shí)際工況自行設(shè)計(jì)制造的，如高溫磨料磨損試驗(yàn)機(jī)，適合高分子及其復(fù)合材料試驗(yàn)用的高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)等。只有少數(shù)試驗(yàn)機(jī)是由專(zhuān)門(mén)的試驗(yàn)機(jī)廠或儀器制造公司制造和供應(yīng)的，而且這 些試驗(yàn)機(jī)大都結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，這說(shuō)明了磨損問(wèn)題的復(fù)雜性和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室磨損試驗(yàn)研究的困難所在。 摩擦磨損問(wèn)題存在于人類(lèi)物質(zhì)活動(dòng)的各個(gè)方面。在汽車(chē)、發(fā)電、設(shè)備、冶金、鐵道、宇航、電子和農(nóng)機(jī)等各方面的機(jī)械都大量存在著摩擦學(xué)的問(wèn)題。據(jù)估計(jì)，全世界約有 1/2- 1/3 的能源以各種形式消耗在摩擦上，如果從摩擦學(xué)方面采取正確的措施，就可以大大節(jié)約能源消耗。磨損是機(jī)械零部件 3種主要的失效形式之一，所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的，大約有 80%的機(jī)械零件由于各種磨損導(dǎo)致失效。特別是隨著物質(zhì)文明的進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)現(xiàn)代化的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的 開(kāi)發(fā)使用普遍趨于重載、高速、高效率化，如何控制和改善機(jī)械的摩擦磨損狀況、提高其使用壽命和工作可靠性，已成為機(jī)械工業(yè)技術(shù)人員必須關(guān)注的問(wèn)題，并促使其研究不斷的深入和發(fā)展。 這些摩擦試驗(yàn)機(jī)多采用靜態(tài)選位法觀察摩擦試件，雖然簡(jiǎn)單易行，但不能獲得摩擦過(guò)程的動(dòng)態(tài)信息，更不能對(duì)磨損（摩擦）過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)記錄；另外由于受到試驗(yàn)機(jī)轉(zhuǎn)速的限制，摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度大多較低（一般不超過(guò) 10m/s ）。然而現(xiàn)代機(jī)械裝備中許多摩擦副的相對(duì)滑動(dòng)速度相當(dāng)高，如高速 列車(chē)運(yùn)行時(shí)的速度約為 300km/h，制動(dòng)時(shí)制動(dòng)盤(pán)與剎車(chē)片之 間摩擦速度為 60～70m/ 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 3 試驗(yàn)機(jī)。 摩擦磨損試驗(yàn)的目的是為了對(duì)摩擦磨損現(xiàn)象及其本質(zhì)進(jìn)行研究，正確地評(píng)價(jià)各種因素對(duì)摩擦磨損性能的影響，從而確定符合使用要求的摩擦副元件的最優(yōu)參數(shù)。摩擦磨損試驗(yàn)研究的內(nèi)容非常廣泛，如探討摩擦、磨損和潤(rùn)滑機(jī)理以及影響摩擦、磨損的諸因素，對(duì)新的耐磨、減磨及摩擦材料和潤(rùn)滑劑進(jìn)行評(píng)定等。由于摩擦磨損現(xiàn)象十分復(fù)雜，摩擦磨損條件不同，試驗(yàn)方法和裝置種類(lèi)繁多，如何準(zhǔn)確地獲取摩擦磨損過(guò)程中的參數(shù)變化成為一個(gè)十分重要的研究課題。為了 探索和驗(yàn)證機(jī)械工程中摩擦磨損問(wèn)題的機(jī)理以及有關(guān)影響因素，在摩擦學(xué)研究中開(kāi)展摩擦磨損測(cè)試技術(shù)和數(shù)據(jù)分析研究具有非常重要的作用。 高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)是進(jìn)行高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)的有效設(shè)備，廣泛運(yùn)用于對(duì)各種高速刀具的高溫摩擦磨損性能進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)，是高速切削和新型刀具材料研制開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的必備設(shè)備。該設(shè)備是高速加工和刀具材料研究方向研究工作急需的基礎(chǔ)設(shè)備，該設(shè)備可以擴(kuò)展 該 學(xué)科的研究領(lǐng)域和提高研究水平 。 摩擦試驗(yàn)機(jī)對(duì) 冶金、礦山、電力以及工程機(jī)械等行業(yè)的發(fā)展 有著至關(guān)重要的作用 ,隨著目前世界各國(guó) 科技的飛速發(fā)展 ,各個(gè)行業(yè)在技術(shù)上的突飛猛進(jìn)摩擦試驗(yàn)機(jī)對(duì)于各行業(yè)的重要性也越來(lái)越明顯 . 目前，世界只有美國(guó)、日本、瑞士等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家有摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，而濟(jì)南試金集團(tuán)是國(guó)內(nèi)最早研制和生產(chǎn)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的廠家。早在1964 年為了滿足我國(guó)石油工業(yè)和材料工業(yè)的發(fā)展需要，濟(jì)南試金集團(tuán)開(kāi)始研制四球摩擦試驗(yàn)機(jī)， 1965 年研制成功并投入生產(chǎn)， 1966 年又研制成功磨損試驗(yàn)機(jī)，兩種試驗(yàn)機(jī)的研制成功標(biāo)志著我國(guó)已有了自行研制摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的能力 。在最近的幾年，涌現(xiàn)出了一批新興生產(chǎn)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī) 的企業(yè)，也有不少優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品面世。 濟(jì)南竟成測(cè)試技術(shù)有限公司 生產(chǎn)的 圖 1 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 4 儀器工作原理：本試驗(yàn)裝置適用于材料表面和材料涂層的摩擦磨損測(cè)試。可提供較寬的負(fù)載范圍和旋轉(zhuǎn)速度?？蛇M(jìn)行球－盤(pán)、栓（銷(xiāo)）－盤(pán)、盤(pán)－盤(pán)的不同摩擦副的試驗(yàn)，精確測(cè)量在不同摩擦方式下，材料的摩擦系數(shù)、磨痕深度及耐磨性，操作簡(jiǎn)便，測(cè)量精度高。 主要技術(shù)指標(biāo)： 載荷范圍： 1N～ 200N(100g～ 20) 旋轉(zhuǎn)速度： 100～ 4500續(xù)可調(diào) ) 樣品尺寸： Φ 8～Φ 80度： 30擦系數(shù)測(cè)量精度 量程） 樣品對(duì)偶尺寸：Φ 3～Φ 6痕深度測(cè)量范圍：± 1 精度： 配件： 1. 100( 1N ) 適用于微小載荷下材料摩擦系數(shù)的測(cè)試。 2. 1000 10N ) 當(dāng)然 ,目前國(guó)內(nèi)還有其他公司的產(chǎn)品一樣很成熟了。濟(jì)南思達(dá)測(cè)試技術(shù)有限公司生產(chǎn)的 是一個(gè)例子 機(jī) ： 圖 1主要用途 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 5 本試驗(yàn)機(jī)可做各種金屬材料及非金屬材料（尼龍、塑料等）在滑動(dòng)摩擦、滾動(dòng)摩擦、滾滑復(fù)合摩擦和間歇接觸摩擦等多種狀態(tài)下的耐磨性能試驗(yàn)，用于評(píng)定材料的摩擦機(jī)理和測(cè)定材料的摩擦系數(shù)。并可模擬各種材料在干摩擦、濕摩擦、磨料磨損等不同工況下摩擦磨損試驗(yàn)。該機(jī)采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)顯示試驗(yàn)力、摩擦力矩、摩擦系數(shù)、試驗(yàn)時(shí)間等參數(shù)，并可記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中摩擦系數(shù) —時(shí)間曲線。滾動(dòng)摩擦試驗(yàn)?zāi)苷{(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)不同的滑差率；該產(chǎn)品所做結(jié)果符合 3960— 83 塑料滑動(dòng)摩擦系數(shù)試驗(yàn)方法。由于該機(jī)功能多，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，使用方便，有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法建立在該機(jī)型上，且在國(guó)外使用較多，所以在國(guó)內(nèi)摩擦學(xué)研究領(lǐng)域也有非常廣泛的應(yīng)用。 技術(shù)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo) 表 1序號(hào) 項(xiàng)目名稱 技術(shù)指標(biāo) 1 最大試驗(yàn)力 2500N 2 摩擦力矩測(cè)量范圍 0～ 3 上、下試樣軸轉(zhuǎn)速 0— 600r/ 試樣軸向最大移動(dòng)距離 ±45 試驗(yàn)力示值相對(duì)誤差 在滿量程的 10%以上，不超過(guò) ±2% 6 試驗(yàn)力示值重復(fù)性相對(duì)誤差 在滿量程的 10%以上，不超過(guò) 2% 7 摩擦力矩示值相對(duì)誤差 在滿量程的 10%以上，不超過(guò) ±2% 8 摩擦力矩示值重復(fù)性相對(duì)誤差 在滿量程的 10%以上，不超過(guò) 2% 9 溫度控制范圍 室溫 10 時(shí)間控制范圍 11 轉(zhuǎn)數(shù)控制范圍 12 時(shí)間 由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)參數(shù)的測(cè)量顯示及數(shù)據(jù)處理，可實(shí)時(shí)顯示時(shí)間 13 試驗(yàn)機(jī)的外形尺寸（長(zhǎng) 3 寬 3 高） 主機(jī)： 970366031100 14 試驗(yàn)機(jī)凈重 約 500下是對(duì)于國(guó)外的一些成熟產(chǎn)品介紹： 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 6 美國(guó) 司 ： 司是摩擦磨損測(cè)試儀器的專(zhuān)業(yè)制造商，具有 75 年的歷史，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在石化、機(jī)械，軍工等多個(gè)領(lǐng)域，目前有超過(guò) 300 臺(tái)四球機(jī)試驗(yàn)機(jī)在各個(gè)國(guó)家使用，已被各國(guó)政府部門(mén)和工業(yè)界廣泛的認(rèn)同， 司的很多儀器已成為摩擦磨損領(lǐng)域的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，被收錄在 國(guó)際和行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)中。 球法磨損磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)有精密負(fù)載以便完成精確的磨損實(shí)驗(yàn)，它是唯一通過(guò)多個(gè)實(shí)驗(yàn)室循環(huán)實(shí)驗(yàn)所得出的精度作為 法中的精度要求的儀器，到目前為止沒(méi)有其他的儀器展示這個(gè)精度，為了符合 要求，就一定要使用 球法磨損實(shí)驗(yàn)測(cè)定儀。 圖 1球法磨損實(shí)驗(yàn)測(cè)定儀 技術(shù)參數(shù) ： 試驗(yàn)負(fù)荷 : 變驅(qū)動(dòng)四球試驗(yàn)機(jī)，氣動(dòng)可變負(fù)載最大到 180準(zhǔn)四球試驗(yàn)機(jī)，固定砝碼和機(jī)械桿，最大 50試驗(yàn)速度 : 動(dòng)連續(xù)可變驅(qū)動(dòng)， 60 續(xù)可調(diào)，可選 1 00 度轉(zhuǎn)換組件 供三種速度選擇 600, 1200, 1800 溫度控制 : 數(shù)字溫度控制 環(huán)境溫度 自動(dòng)啟動(dòng)加熱，直至設(shè)定溫度 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 7 定時(shí) : 數(shù)字可編程定時(shí)器 (1 測(cè)量 : 成測(cè)壓元件和數(shù)字顯示摩擦力 動(dòng)測(cè)量 環(huán)境： 固態(tài)或液態(tài) (潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂 ,固態(tài)膜涂層等 ) 可選外罩倉(cāng)增強(qiáng)溫度控制精度 可選壓力倉(cāng)，最大壓力 125尺寸： 168 cm x 91 cm x 81 電源： 220V, 50/6010A 氣源 80 燥空氣 ( 主要特點(diǎn) ： 標(biāo)準(zhǔn)配置 ： 1速馬達(dá) 60 到 3600 達(dá)控制器 ； 數(shù)字轉(zhuǎn)速指示器 ； 數(shù)字溫度控制器 ； 數(shù)字計(jì)時(shí)器 ； 數(shù)字負(fù)載讀取 ； 加熱器（最高 232℃ ） ；數(shù)字摩擦系統(tǒng) ； 落地柜 ； 溫度系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng) ； 氣體壓力指示器 ； 氣動(dòng)負(fù)載（最大到 180 ； 杯蓋擰緊工具 ； 前面板負(fù)載調(diào)節(jié)器 ； 前面板有緊情況下切斷電源開(kāi)關(guān) ； 0- 25 矩扳手 ； 可裝配球蓋 ； 流量過(guò)濾球指示器 ； 熱電偶 ；球盤(pán)組件 ； 空氣軸承組件 。 瑞士 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 8 圖 1瑞士 司是世界知名的表面力學(xué)性能測(cè)試設(shè)備制造商，數(shù)十年中，為世界范圍的科研院所、工業(yè)用戶提供了最先進(jìn)的技術(shù)與應(yīng)用服務(wù)。 不同的載荷以及使用條件可分為以下幾類(lèi)： 納米摩擦測(cè)試儀 摩擦試驗(yàn)機(jī) 可升級(jí)為真空摩擦試驗(yàn)機(jī)； 高溫摩擦試驗(yàn)機(jī) 可升級(jí)為高溫真空摩擦試驗(yàn)機(jī)； 磨損測(cè)試儀 膜厚測(cè)試儀 分為工業(yè)與實(shí)驗(yàn)室用 2種型號(hào) 。 及表征固體材料或硬質(zhì)涂層在不同條件下的摩擦磨損行為，用戶可以通過(guò)改變摩擦?xí)r間、接觸壓力、運(yùn)動(dòng)速率、環(huán)境溫度、濕度、潤(rùn)滑劑等參數(shù)得到材料的一系列性能指標(biāo)。 一套完整的摩擦試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)包括以下組成： 主機(jī)（ ； 計(jì)算機(jī)通信接口（ PC ； 數(shù)據(jù)處理工作站（ ； 儀器操作及數(shù)據(jù)處理軟件（ ； 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 9 附件（針式壓頭支架，球形壓頭支架，潤(rùn)滑劑容器，砝碼，校正模塊） ； 試驗(yàn)機(jī)的 尺寸： 主機(jī)（ 500 3 320 550 mm 計(jì)算機(jī)接口（ PC 500 3 300 50 mm 毛重： 50 建議安裝環(huán)境：試驗(yàn)機(jī)應(yīng)安裝在振動(dòng)較小的平臺(tái)上。 圖 1意圖 。 圖 1 試驗(yàn)機(jī)的測(cè)試原理是： 平頭或圓形壓頭安放在被測(cè)樣品上，用精確測(cè)定質(zhì)量的砝碼施加載荷 ； 針或球安裝在一支倔強(qiáng)系數(shù)很大的杠桿上，該杠桿被設(shè)計(jì)為無(wú)摩擦切向力傳感器 ； 當(dāng)盤(pán)式樣品旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓頭和樣品間產(chǎn)生的摩擦力會(huì)使杠桿發(fā)生輕微的彎曲，該形變程度可被固定在一起 的線性差分位移傳感器檢測(cè)，并由此計(jì)算摩擦力的具體數(shù)值 ； 通過(guò)測(cè)量材料的損失體積可計(jì)算壓頭和樣品的磨損系數(shù)。 發(fā)展趨勢(shì) 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，摩擦磨損測(cè)試技術(shù)呈快速發(fā)展之勢(shì)，摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)呈以下發(fā)展趨勢(shì)： （ 1）、以高性能的電機(jī)系統(tǒng)取代機(jī)械變速系統(tǒng)：目前，高性能的電機(jī)系統(tǒng)己經(jīng)比較成熟，調(diào)速比可以達(dá)到一比幾百、幾千甚至更高。利用這種系統(tǒng)既可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)。由高性能電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸，不僅能使機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，而且還能降低試驗(yàn)機(jī)的摩擦損耗，提高整機(jī)的壽命和可靠性。但高性能電機(jī)系統(tǒng)價(jià)格 比較昂貴。 （ 2）、在摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)：微型計(jì)算機(jī)的價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，不僅可以取代以往的二次儀表對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行控制，而且還可以對(duì)測(cè)試參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)采集和數(shù)據(jù)處理，因而能使試驗(yàn)機(jī)的功能大大加強(qiáng)。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 10 （ 3）、改進(jìn)測(cè)試手段； （ 4）、提高穩(wěn)定性、測(cè)試精度，以使試驗(yàn)結(jié)果具有更好的重復(fù)性和再現(xiàn)性。 小結(jié) 本設(shè)計(jì)主要對(duì)銷(xiāo)盤(pán)式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)三維實(shí)體造型 以及二維圖的繪制 。 所設(shè)計(jì)的 試驗(yàn)機(jī)滿足下面的 性能 要求： (1) 主軸轉(zhuǎn)速范圍 0~3000 r/級(jí)調(diào)速； (2) 工作的最高溫度 1000 ℃ ； (3) 加載范圍： 0~20 N，采用砝碼加載； (4) 樣品盤(pán) 最大 尺寸為 Φ 80 大厚度 10 本設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)上述要求的較為合理的方案 ， 并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算 。 最后對(duì)整個(gè)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 用 制整個(gè)試驗(yàn)機(jī)的二維圖。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 11 第二章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的影響因素 進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)的目的是要模擬實(shí)際的摩擦系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)摩擦磨損現(xiàn)象及其規(guī)律性，以便通過(guò)選定參數(shù)的測(cè)量分析考察圖 2示的工作運(yùn)轉(zhuǎn)變量、潤(rùn)滑變量和氣氛變量等對(duì)特定摩擦磨損試驗(yàn)系統(tǒng)摩擦元素的影響。因此，摩擦磨損 試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)就是要依據(jù)這種目的和既定的具體任務(wù)要求，構(gòu)思形成圖2工作運(yùn)轉(zhuǎn)變量一般要求在一定范圍內(nèi)可調(diào)，對(duì)于測(cè)試參數(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)需要選定 . 圖 2擦磨損試驗(yàn)機(jī)的基本系統(tǒng) 1、 2 —— 摩擦元素 3、 —— 潤(rùn)滑劑 4—— 氣氛 （ 1）運(yùn)動(dòng)形式的影響 運(yùn)動(dòng)形式與試驗(yàn)機(jī)的摩擦副結(jié)構(gòu)有關(guān)，二者都是由所要模擬的摩擦副決定的，試驗(yàn)機(jī)的摩擦副結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式一般是固定的，但也有一些多功能試驗(yàn)機(jī)的摩擦副和運(yùn)動(dòng)形式均可通過(guò)添加附件而加以改變。例如，美國(guó) 司的多功能試樣測(cè)試機(jī)在添加附件以后，就可以形成球一平面、四球、板一板 (面接觸 )、液體浸蝕、針一盤(pán)和滾動(dòng)四球等多種摩擦副形式。試驗(yàn)機(jī)上摩擦副的最基本運(yùn)動(dòng)形式一般有以下 4 種，即滑動(dòng)、滾動(dòng)、自旋和沖擊。在試驗(yàn)機(jī)上，對(duì)運(yùn)動(dòng)形式都 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 12 有明確的規(guī)定，但對(duì)運(yùn)動(dòng)的位置精度卻要求不高，因此這方面的要求可忽略。 （ 2）負(fù)荷的影響 負(fù)荷是摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)，其在試驗(yàn)過(guò)程中一般應(yīng)當(dāng)保持穩(wěn)定。試驗(yàn)機(jī)對(duì)負(fù)荷的精度要求很高，國(guó) 差為 11%。要滿足負(fù)荷精度的要求，就必須考慮在試驗(yàn)機(jī)上減小加載系統(tǒng)的摩擦阻力。目前摩擦磨損試驗(yàn) 機(jī)比較常用加載方式有機(jī)械式、液壓式和電磁式三種。其中，機(jī)械式加載又可分為杠桿加載、彈簧加載和重物直接加載或以上三種加載形式的組合，杠桿加載和重物直接加載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，載荷穩(wěn)定，不存在負(fù)荷保持的問(wèn)題，加載精度高，但當(dāng)摩擦副運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定時(shí)卻會(huì)引起振動(dòng)和沖擊 ;彈簧加載產(chǎn)生的振動(dòng)比較小，但是，彈簧加載的精度不高，難于實(shí)現(xiàn)負(fù)荷精確調(diào)整。液壓式加載包括動(dòng)壓加載和靜壓加載兩種，但液壓加載很難保持負(fù)荷穩(wěn)定。電磁加載易于實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的自動(dòng)控制，但其弱點(diǎn)是控制部分的成本較高，而且在已有摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上使用還比較少 （ 3）恒比壓的影 響 目前使用的多種類(lèi)型的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，對(duì)恒比壓有比較高的要求。目前試驗(yàn)機(jī)上實(shí)現(xiàn)恒比壓的方法有 : (a)、從摩擦副的結(jié)構(gòu)上保證摩擦過(guò)程中接觸面積不變，借以在負(fù)荷不變的條件下實(shí)現(xiàn)恒比壓 (如圖 2: 圖 2摩擦副結(jié)構(gòu)保證恒圧比 (b) 、在 試驗(yàn) 過(guò)程中隨著接觸面積的增大，依照一定的規(guī)律增大負(fù)荷以實(shí)現(xiàn)恒比壓。日本東京試驗(yàn)機(jī)制作所生產(chǎn)的理研一大越式高速磨損試驗(yàn)機(jī)就是利用這種方法實(shí)現(xiàn)恒比壓的。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 13 圖 2研一大越式高速磨損試驗(yàn)機(jī)原理示意圖 1—— 凸 輪 : 2—— 搖 桿 : 3, 5 ,8 —— 齒 輪 齒 條 : 4—— 彈 簧 ; 6—— 旋 轉(zhuǎn) 圓 環(huán) 試 件 ; 7—— 片 狀 試件。 （ c)、同時(shí)測(cè)量摩擦副的接觸面積和試驗(yàn)負(fù)荷，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，給出負(fù)荷的控制信號(hào)，使負(fù)荷隨著接觸面積的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程中的恒比壓。這種方式先進(jìn)、可靠，然而實(shí)施難度很大。這是因?yàn)樵囼?yàn)過(guò)程中摩擦副的接觸面積不易測(cè)量，故其至今尚未得到實(shí)際應(yīng)用。 (4)、滑動(dòng)速度的影響； 滑動(dòng)速度的大小對(duì)摩擦磨損往往具有關(guān)鍵性的意義。因而也是摩擦磨損試驗(yàn)的一個(gè)重要參數(shù)?；瑒?dòng)速度的方 向有單向和往復(fù)兩種，后者又可以分為擺動(dòng)式和往復(fù)直動(dòng)式。在試驗(yàn)機(jī)上既可以用機(jī)械方式 (如凸輪機(jī)構(gòu)和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)等 )實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，也可以由電機(jī) (如伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī) )來(lái)實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)。往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)通常是用曲柄滑塊等往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)機(jī)的速度大小一般都要求可調(diào)，所能采用的方式有級(jí)調(diào)速和無(wú)級(jí)調(diào)速兩種。有級(jí)調(diào)速是利用變換齒輪或皮帶輪速度比等方法實(shí)現(xiàn)的。無(wú)級(jí)調(diào)速可通過(guò)兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn) :一種是機(jī)械式無(wú)級(jí)調(diào)速 (如摩擦輪和差動(dòng)輪系等 )，但其調(diào)速范圍不大，另一種是使用無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)進(jìn)行，這種方式的調(diào)速范圍很大，如直流伺服電機(jī)的調(diào)速范圍 可達(dá) 限還可以更低 )。當(dāng)采用電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速時(shí)，一般都要求速度穩(wěn)定，因而常采用速度控制環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)速度的閉環(huán)控制。 (5)、溫度的影響； 溫度是摩擦磨損試驗(yàn)的又一個(gè)重要參數(shù)。有些試驗(yàn)對(duì)環(huán)境溫度有其特定的要求， 如高溫條件或低溫條件。高溫試驗(yàn)通常采用電阻絲加熱，也可以借助于高頻加熱等。對(duì)于高溫試驗(yàn)機(jī)，既要考慮加熱部件和其他部件的隔熱問(wèn)題，又要針對(duì)加熱 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 14 溫度很高的特定情況同時(shí)考慮其加熱部件的選材問(wèn)題。低溫試驗(yàn)機(jī)常采用適當(dāng)?shù)闹评浞椒ㄊ乖嚰車(chē)木植凯h(huán)境保持低溫，也可以將摩擦副浸泡在制冷劑中實(shí)現(xiàn)低 溫。 (6)、氣氛的影響； 有些試驗(yàn)研究要求對(duì)氣氛進(jìn)行控制 (如真空試驗(yàn) )。在只要求控制濕度的場(chǎng)合，簡(jiǎn)易的辦法是將摩擦副部分加一個(gè)有較好密封性能的罩子，再在其中放置一些盛水的盒子即可調(diào)節(jié)濕度。當(dāng)然，濕度調(diào)節(jié)也可以在濕度傳感器控制下自動(dòng)地進(jìn)行。此外，用于真空條件下摩擦磨損研究的試驗(yàn)機(jī)對(duì)真空度的要求較高。實(shí)現(xiàn)真空可以使用真空泵，在這里密封問(wèn)題很重要，尤其動(dòng)密封往往是令人頭疼的問(wèn)題。為了提高真空度，有些試驗(yàn)機(jī)上采用了磁力傳動(dòng)，借以少用或不用動(dòng)密封。 （ 7）、試驗(yàn)時(shí)間的影響； 試驗(yàn)時(shí)間一般是依具體情況而定，大多數(shù)試驗(yàn) 機(jī)沒(méi)有配備定時(shí)裝置。要在試驗(yàn)機(jī)上實(shí)現(xiàn)時(shí)間控制，可以采用定時(shí)器控制動(dòng)力源，也有的是根據(jù)摩擦力或摩擦力矩的極限值來(lái)控制停機(jī)。這種控制方法對(duì)試驗(yàn)機(jī)也起著過(guò)載保護(hù)作用。 測(cè)量參數(shù)的影響 驗(yàn)負(fù)荷的影響 ； （ 1）試驗(yàn)機(jī)一般都要對(duì)試驗(yàn)負(fù)荷進(jìn)行測(cè)量，所采用的測(cè)量方式往往隨加載方式的不同而不同。機(jī)械式杠桿一砧碼加載可以直接根據(jù)加載砝碼得到負(fù)荷值(如 驗(yàn)機(jī) )，機(jī)械式彈簧加載可以根據(jù)游標(biāo)顯示的彈簧變形確定負(fù)荷值(如 驗(yàn)機(jī) )，液壓加載可以通過(guò)加載油缸的壓力換算得到負(fù)荷值 (如驗(yàn)機(jī) )。然而，不論在哪種加載方式下，都可以利用負(fù)荷傳感器直接測(cè)量負(fù)荷值。負(fù)荷傳感器應(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(cè)量誤差。 （ 2）摩擦力 (摩擦系數(shù) )的影響； 在試驗(yàn)機(jī)上，摩擦力 (或摩擦力矩 )和摩擦系數(shù)一般只測(cè)一項(xiàng)。例如，在已知負(fù)荷 要測(cè)出摩擦力 F，就可以根據(jù)公式 u=F/可以利用微機(jī)或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)運(yùn)算處理。測(cè)量摩擦力常用的方法一般有兩種，即測(cè)量作用在驅(qū)動(dòng)軸上的扭矩，或者是借助于彈性元件測(cè)定作用在固定件上的力。在采用第二種測(cè)量方法測(cè)量摩擦 力時(shí)，由于固定件在沿摩擦力方向自由運(yùn)動(dòng)時(shí)必然要傳遞法向力，所以當(dāng)將其安裝在滾動(dòng)軸承之類(lèi)的低摩擦裝置上，以使附加的摩擦力盡可能地減小，從而保證摩擦力的測(cè)量精度。摩擦扭矩可以采用扭矩傳感器進(jìn)行測(cè)量，其安裝位置既可以是在運(yùn)動(dòng)軸上，也可以是在固定軸上。當(dāng)把扭矩傳感器安裝在運(yùn)動(dòng)軸上時(shí)，需要確保傳感器的信號(hào)輸出良好。在試驗(yàn)機(jī)上，通常是將摩擦扭矩轉(zhuǎn)換成拉力或壓力對(duì)其進(jìn)行測(cè)量（見(jiàn)圖 2但要注意使轉(zhuǎn) 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 15 換機(jī)構(gòu)造成的誤差不得超過(guò)允許值。 圖 2（ 3）速度的影響； 在 有些試驗(yàn)機(jī)上還要求對(duì)速度進(jìn)行測(cè)量，可以采用的測(cè)速裝置有測(cè)速發(fā)電機(jī)和光電傳感器等。記錄轉(zhuǎn)數(shù)最常用的是機(jī)械式計(jì)數(shù)器。 （ 4）測(cè)溫方法的影響； 摩擦磨損試驗(yàn)需要測(cè)定的溫度有環(huán)境溫度、潤(rùn)滑劑溫度和摩擦副的摩擦面溫度，其中不易測(cè)量的是摩擦面溫度 (因?yàn)樗槐┞对谕饷?)。在試驗(yàn)機(jī)上常用的測(cè)溫方法有熱電偶法和紅外測(cè)溫法。用這兩種方法測(cè)得的摩擦面溫度都是近似值。這是因?yàn)闊犭娕紵o(wú)法安裝在摩擦面上，而只能安裝在靠近摩擦面的位置上 ;而紅外測(cè)溫法則是因?yàn)橹荒軠y(cè)得摩擦面邊界上的溫度或試件的體溫。如果能夠知道試件溫度的分布情況，那就可以 對(duì)測(cè)溫結(jié)果進(jìn)行修正，從而使測(cè)量誤差減小。為了消除或減少以上原因所產(chǎn)生的誤差，在實(shí)測(cè)時(shí)可以把實(shí)際試件之一 (或兩件 )組合成熱電偶的一部分，這就是所謂的“自然熱電偶”測(cè)溫法。這種方法原則上可以直接從摩擦面取得溫度信息，然而這個(gè)信息不僅會(huì)受到由于潤(rùn)滑劑的作用所產(chǎn)生的界面電動(dòng)勢(shì)的影響，而且在多觸點(diǎn)的循環(huán)電流對(duì)它也有影響 此，在現(xiàn)有的試驗(yàn)機(jī)上很少使用這種測(cè)溫方法。 （ 5）磨損量的影響； 磨損量是磨損試驗(yàn)中都要測(cè)量的一個(gè)參數(shù)。目前，磨損量的在線檢測(cè)尚有困難，以往都是將試件取下再測(cè)量磨痕或稱量失重而得之?，F(xiàn)在，有人采 用電測(cè)法或光柵對(duì)摩擦副在磨損過(guò)程中的相對(duì)位移進(jìn)行測(cè)量，以此實(shí)現(xiàn)磨損量的在線檢測(cè)。 （ 6）重復(fù)性和再現(xiàn)性； 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 16 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)能否給出重復(fù)性和再現(xiàn)性都比較好的試驗(yàn)結(jié)果，取決于每次試驗(yàn)用的試桿和試驗(yàn)環(huán)境條件 (包括儀器的工作狀態(tài) )是否都能保持一致。西德是因?yàn)樗年P(guān)鍵部件一振動(dòng)系統(tǒng)和力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)非常穩(wěn)定。為了使試驗(yàn)條件穩(wěn)定，就要從動(dòng)力源和試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)上保證負(fù)荷及速度等 時(shí)還需要測(cè)試系統(tǒng)穩(wěn)定，應(yīng)能準(zhǔn)確地測(cè)出 工礦參數(shù)，以便于調(diào)整。此外，合理的摩擦副接觸形式也是取得較好重復(fù)性和再現(xiàn)性試驗(yàn)結(jié)果的重要因素之一。一般說(shuō)來(lái)，點(diǎn)接觸比面接觸受外界的影響小，因而在相同條件下，點(diǎn)、線接觸有利于再現(xiàn)摩擦副的接觸狀態(tài)。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 17 第三章 方案設(shè)計(jì)、分析與比較 試驗(yàn)機(jī)的整體分析 根據(jù)上一章的介紹不難確定， 試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分可以分為如下幾個(gè)主要的系統(tǒng)：主傳動(dòng)系統(tǒng) 、 加載系統(tǒng) 、 摩擦盤(pán)夾持系統(tǒng) 、 摩擦銷(xiāo)軸向和徑向進(jìn)給系統(tǒng) 、加熱及冷卻系統(tǒng)等主要部分。對(duì)上述各個(gè)部分不同的方案進(jìn)行組合，就可以得到不同的整體設(shè)計(jì)方案方案。 設(shè)計(jì)方案的 制定 通過(guò) 分析，制定 下面四種方案： 設(shè)計(jì)方案一： 圖 3 圖 3計(jì)方案一 設(shè)計(jì)方案一各部分的組成： (1) 主傳動(dòng)系統(tǒng)：變頻器和三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò) 齒輪 驅(qū)動(dòng)主軸，帶動(dòng)摩擦盤(pán)旋轉(zhuǎn)； (2) 加載系統(tǒng)：采用伺服控制連續(xù)加載； 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 18 (3) 摩擦盤(pán)夾持系統(tǒng)：采用特制的摩擦盤(pán)夾持器夾持摩擦盤(pán)，摩擦盤(pán)和夾持器一起隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)； (4) 摩擦銷(xiāo)軸向和徑向進(jìn)給系統(tǒng)：通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手輪和分度盤(pán)帶動(dòng)橫梁內(nèi)的一根絲杠，經(jīng)過(guò)絲杠螺母的相互運(yùn)動(dòng)控制摩擦銷(xiāo)的沿摩擦盤(pán)的軸向進(jìn)給；通過(guò)步進(jìn)電機(jī)和編碼器帶動(dòng)立柱上 的絲杠旋轉(zhuǎn)，通過(guò)絲杠螺母副改變橫梁的豎直方向的位置，來(lái)控制摩擦銷(xiāo)的軸向位置 ； (5) 加熱及冷卻系統(tǒng)：加熱爐外采用隔熱層，加熱爐和主軸箱之間采用石棉隔熱層。 設(shè)計(jì)方案二： 圖 3 圖 3計(jì)方案二 設(shè)計(jì)方案二各部分的組成： (1) 主傳動(dòng)系統(tǒng)：變頻器和三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)連軸器和主軸直接相連，帶動(dòng)摩擦盤(pán)旋轉(zhuǎn)； (2) 加載系統(tǒng)：采用彈簧加載； (3) 摩擦盤(pán)夾持系統(tǒng)：采用螺栓螺母副將摩擦盤(pán)固定到主軸的上端； (4) 摩擦銷(xiāo)軸向和徑向進(jìn)給系統(tǒng)：通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手輪和分度盤(pán)帶動(dòng)橫梁 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 19 內(nèi)的一根絲 杠，經(jīng)過(guò)絲杠螺母的相互運(yùn)動(dòng)控制摩擦銷(xiāo)的沿摩擦盤(pán)的軸向進(jìn)給；通過(guò)步進(jìn)電機(jī)和編碼器帶動(dòng)立柱上的絲杠旋轉(zhuǎn)，通過(guò)絲杠螺母副改變橫梁的豎直方向的位置，來(lái)控制摩擦銷(xiāo)的軸向移動(dòng) ； (5) 加熱及冷卻系統(tǒng)：加熱爐外采用隔熱層，加熱爐和主軸箱之間采用石棉隔熱層。此外，主軸外用螺旋銅制冷卻管包裹，冷卻管內(nèi)通入冷卻水，對(duì)主軸進(jìn)行冷卻。 設(shè)計(jì)方案三： 圖 3 圖 3設(shè)計(jì)方案三各部分的組成： (1) 主傳動(dòng)系統(tǒng)：變頻器和三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)通過(guò) V 帶和帶輪驅(qū)動(dòng)主軸，帶動(dòng)摩擦盤(pán)旋 轉(zhuǎn)； (2) 加載系統(tǒng)：采用 傳統(tǒng)的 彈簧加載； (3) 摩擦盤(pán)夾持系統(tǒng)：采用特制的摩擦盤(pán)夾持器夾持摩擦盤(pán)，摩擦盤(pán)和夾持器一起隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)； (4) 摩擦銷(xiāo)軸向和徑向進(jìn)給系統(tǒng)：通過(guò)步進(jìn)電機(jī)和編碼器帶動(dòng)底座支架上的絲杠旋轉(zhuǎn)，通過(guò)絲杠螺母副帶動(dòng)立柱和橫梁一起水平運(yùn)動(dòng)，來(lái)控制摩擦銷(xiāo)的 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 20 沿摩擦盤(pán)的軸向進(jìn)給；通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手輪和分度盤(pán)帶動(dòng)立柱內(nèi)的一根絲杠，經(jīng)過(guò)絲杠螺母的相互運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)橫梁的豎直方向的位置，來(lái)控制摩擦銷(xiāo)的徑向進(jìn)給； (5) 加熱及冷卻系統(tǒng)：加熱爐外采用隔熱層，加熱爐和主軸箱之間采用石棉隔熱層。 設(shè)計(jì)方案四： 圖 3 圖 3設(shè)計(jì)方案四各部分的組成： (1) 主傳動(dòng)系統(tǒng)：變頻器和三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò) V 帶和帶輪驅(qū)動(dòng)主軸，帶動(dòng)摩擦盤(pán)旋轉(zhuǎn)； (2) 加載系統(tǒng)：采用傳統(tǒng)的砝碼加載； (3) 摩擦盤(pán)夾持系統(tǒng)：采用特制的摩擦盤(pán)夾持器夾持摩擦盤(pán)，摩擦盤(pán)和夾持器一起隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)； (4) 摩擦銷(xiāo)軸向和徑向進(jìn)給系統(tǒng)：通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手輪和分度盤(pán)帶動(dòng)底座內(nèi)的一根絲杠，絲杠螺母的相互運(yùn)動(dòng)控制橫梁和立柱的整體的水平位置，來(lái)控制摩擦銷(xiāo)的沿摩擦盤(pán)的軸向進(jìn)給；通過(guò)立柱結(jié)構(gòu)上的可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，使得橫梁可以沿立柱上的某一點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一定的角度，用旋轉(zhuǎn)來(lái)代替移動(dòng) 控制摩擦銷(xiāo)的豎直位置； 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 21 (5) 加熱及冷卻系統(tǒng)：加熱爐外采用隔熱層，加熱爐和主軸箱之間采用石棉隔熱層 。 方案比較 方案一采用 齒輪 ，可以 保證傳動(dòng)比 ，制造安裝精度要求不是很?chē)?yán)格，并且可以防止過(guò)載時(shí)對(duì)電機(jī)的損壞。但是 齒輪傳動(dòng)噪音大，震動(dòng)劇烈，況且由于齒輪的金屬質(zhì)地使電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)熱影響到實(shí)驗(yàn)精度。 主軸外無(wú)冷卻裝置，使得主軸在工作狀態(tài)的高溫下容易發(fā)生變形和損壞，降低了主軸的壽命和裝置的測(cè)量精度。伺服控制連續(xù)加載雖然精確但設(shè)備復(fù)雜且成本很高，安裝維修也不方便。手輪和分度盤(pán)控制銷(xiāo)子沿盤(pán)的徑向位移，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是橫梁剛性較 差，對(duì)結(jié)果誤差有較大的影響。立柱上采用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，降低了整個(gè)系統(tǒng)的剛度，但對(duì)系統(tǒng)測(cè)量精度的作用不大。 方案二電機(jī)通過(guò)連軸器直接和主軸相連，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且緊湊。但減震性能不好，系統(tǒng)的震動(dòng)較大。而且主軸和電機(jī)之間有直接的熱量傳遞，降低了系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性。主軸外有冷卻裝置，但由于上述的熱傳遞作用，使得其作用不是很明顯 ，而且由于空間較小，對(duì)主軸的冷卻無(wú)法有效進(jìn)行，安裝維修也不方便 。摩擦盤(pán)通過(guò)中間的螺栓孔與主軸上端直接相連，不易保持盤(pán)的整體性和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，而且對(duì)于尺寸不大的陶瓷等脆性材料，在摩 擦盤(pán)的中間打孔也很難實(shí)現(xiàn)，并且盤(pán)的剛性大大降低。彈簧加載結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但加載不精確，容易受到彈簧性能等外部因素的干擾，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響很大。手輪和分度盤(pán)控制銷(xiāo)子沿盤(pán)的徑向位移，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是橫梁剛性較差，對(duì)結(jié)果誤差有較大的影響。立柱上采用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，降低了系統(tǒng)的剛度，但對(duì)系統(tǒng)測(cè)量精度的作用不大。 方案三電機(jī)通過(guò) V 帶傳動(dòng)，可以緩和載荷沖擊而且運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)噪聲，制造安裝精度要求不是很?chē)?yán)格，并且可以防止過(guò)載時(shí)對(duì)電機(jī)的損壞。但是帶傳動(dòng)有彈性滑動(dòng)和打滑，效率低而且不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，也就是不能 保持主軸以一定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。而且主軸外無(wú)冷卻系統(tǒng)，使得在工作情況下，加熱爐內(nèi)的熱量通過(guò)主軸連軸器直接傳遞給電機(jī)，主傳動(dòng)系統(tǒng)整體的溫度較高，不易散熱，對(duì)系統(tǒng)的剛度和壽命影響大，而且對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。采用專(zhuān)用的摩擦盤(pán)夾持器結(jié)構(gòu)較為合理。彈簧加載結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但加載不精確，容易受到彈簧性能等外部因素的干擾，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響很大。手輪和分度盤(pán)控制銷(xiāo)子的軸向位移，效率低，速度慢，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。步進(jìn)電機(jī)控制銷(xiāo)子沿摩擦盤(pán)的軸向位移，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，安裝維修不方便。 方案四采用電機(jī)通過(guò)同步帶帶動(dòng)主軸，可以緩和載荷沖擊 而且運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)噪聲，且同步帶傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑，效率高而且能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，也 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 22 就是能保持主軸以某一速度穩(wěn)定 地 轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸和電機(jī)之間的熱影響 很小 。專(zhuān)用的摩擦盤(pán)夾持器保證了摩擦盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)的精度，又可以保證其整體性，對(duì)于例如三角形硬質(zhì)合金可專(zhuān)位車(chē)刀刀片等尺寸小、性脆、不易打中心孔等的試件的夾持又有很大的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的砝碼加載簡(jiǎn)單易行而且加載準(zhǔn)確，誤差較小。左邊立柱和橫梁是相對(duì)固定的，可以繞一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)一定的角度，使系統(tǒng)穩(wěn)定性好，測(cè)量結(jié)果較精確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且工作效率比較高。手輪和分度盤(pán)控制橫梁和立柱的整體位移來(lái)控制 摩擦銷(xiāo)沿摩擦盤(pán)的徑向位移，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，維修方便，而且有足夠高的精度。 設(shè)計(jì)方案的確定 通過(guò)上面對(duì)四種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)的分析比較，可以得出結(jié)論：方案四是這四種設(shè)計(jì)方案中比較合理的一種方案。該方案既可以滿足設(shè)計(jì)精度的要求，又具有成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維修方便等特點(diǎn)。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 23 第四章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算 試驗(yàn)機(jī)的主要性能指標(biāo)的確定 參考第一章中的各種試驗(yàn)機(jī)的參數(shù)，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，確定該試驗(yàn)機(jī)的主要性能指標(biāo)如下： 主軸轉(zhuǎn)速范圍： 0~3000 r/級(jí)調(diào)速； 工作最高溫度： 1000 ℃ ； 加載力的范圍： 0~20 N,采用砝碼加載； 摩擦球尺寸： Ф3 Ф6 摩擦盤(pán)尺寸：最大直徑 d=80 大厚度 h=10 由試驗(yàn)機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速范圍和變速方式，可以選擇 變頻調(diào)速 三 相 異步交流電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此該試驗(yàn)機(jī)的主傳動(dòng)路線為： 變頻調(diào)速 三 相 異步電動(dòng)機(jī) → 同步帶和帶輪 → 主軸 → 摩擦盤(pán)夾持器 → 摩擦盤(pán) 。 機(jī)選擇： 取摩擦盤(pán)和摩擦銷(xiāo)之間的動(dòng)摩擦系數(shù) f=， 則摩擦產(chǎn)生的最大功率 v=f F n 2 / 6 0 ? ? ? (4其中 ： N)； v:是相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 (m/s)； f 是滑動(dòng)摩擦系數(shù)； 正壓力 （ N） ； R:是摩擦力作用電相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的距離 （ m） ； m a n 2 / 6 0 ? ? ?＝ 1 2 2 0 . 0 4 3 0 0 0 / 6 0?? ? ? ?＝ w 同步帶的傳動(dòng)效率 ： η 1＝ 95% 滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率 ： η 2＝ 98% 則總傳動(dòng)效率： η 總 ＝ η 1? η 2＝ 電動(dòng)機(jī)的輸出功率 P 出 ＝總? (4故出P＝＝ w 為使電動(dòng)機(jī)的功率留有余量，負(fù)荷率取 ： ＝ P 出 /w 根據(jù)參考資料可知，選擇的電機(jī)型號(hào)為： 自 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 24 7118該電機(jī) 的主要參數(shù)為： 額定功率 P=額定轉(zhuǎn)矩 ?m； 同步轉(zhuǎn)速 1500 r/ 電機(jī)軸： D=19 結(jié)構(gòu)圖如圖 44圖 4 4座號(hào) : 80M 凸緣號(hào) : 裝尺寸及公差 |A|基本尺寸 : 125裝尺寸及公差 |A/2|基本尺寸 : 裝尺寸及公差 |A/2|極限偏差 : ± 裝尺寸及公差 |B|基本尺寸 : 100裝尺寸及公差 |C|基本尺寸 : 50裝尺寸及公差 |C|極限偏差 : ± 裝尺寸及公差 |D|基本尺寸 : 19 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 25 安裝尺寸及公差 |D|極限偏差 : (+裝尺寸及公差 |E|基本尺寸 : 40裝尺寸及公差 |E|極限偏差 : ± 裝尺寸及公差 |F|基本尺寸 : 6裝尺寸及公差 |F|極限偏差 : (0,裝尺寸及公差 |G① |基本尺寸 : 裝尺寸及公差 |G① |極限偏差 : (0,裝尺寸及公差 |H|基本尺寸 : 80裝尺寸及公差 |H|極限偏差 :