小型环块式磨损试验机设计初探毕业设计

1、本科毕业设计（论文） 题 目 小型环块式 磨损试验机设计 学生姓名 专业班级 机械设计制造及其自动化 学 号 院 （系） 指导教师(职称) 完成时间 毕业设计（论文）任务书题目 小型环块式磨损试验机设计 姓名 专业班级 学号主要内容（一） 试验机传动部分结构设计；（二） 摩擦副的结构、尺寸和装配设计；（三） 实验机加载部分结构设计；（四） 编写设计说明书。基本要求：1. 实验机原理简明，简单易用； 2. 传动部分结构简单，运行稳定可靠。主要参考资料：1. 机械原理，机械设计；2. 通用机械零件有关资料；3. 摩擦学、磨损实验机相关资料。指导老师签章: 专业负责人签章： 完成期限： 2012.3.12012.6.1 II小型环块式磨损试验机目 录摘 要IABSTRACTII1 引言12 摩擦磨损试验机概述12.1 四球摩擦磨损试验机12.2 端面摩擦摩损试验机22.3 环块摩擦摩损试验机32.4 永劫摩擦摩损试验机32.5 往复式摩擦磨损试验机43 摩擦磨损试验机实验方法44 摩擦磨损实验机研究现状及其发展55 小型环块式磨损试验机设计初步探索65.1 环块摩擦磨损试验机的结构特征和工作

2、原理65.2 主轴驱动系统结构及工作原理图76 环块式摩擦实验机86.1 试验机机械部分的总体设计86.2 试验机电机选择96.2.1 电机类型和结构形式选择96.2.2 选择电机功率106.2.3 选择电机转速116.2.4 选择电机型号126.2.5 电机的安装126.3 主轴设计，校核以及联轴器选择136.3.1 主轴材料选择136.3.2 估算轴径和选择联轴器136.3.3 轴承的选择及润滑146.3.4 轴结构的设计156.3.5 轴上受力分析166.3.6 轴的精确校核186.4 环块夹具装置设计206.5 平衡装置设计与校核206.5.1 平衡装置的总体设计206.5.2 平衡杠杆装置尺寸设计216.5.3 验证平衡杠杆的平衡216.5.4 平衡杠杆校核226.5.5 校核销轴的强度246.6 加载方式选择246.7 试验机其它部分装置设计266.7.1 支点设计266.7.2 轴承箱体设计266.8 本章小结277 结 论28结束语29致 谢30参考文献31附 录32小型环块式磨损试验机摘 要 考虑到滚动摩擦磨损实验技术中摩擦系数和摩擦力是影响摩擦的重要参数，以及根据现

3、代磨损试验机存在的现状，为了能更方便在办公桌面上来测量实验材料的摩擦特性，我们拟定设计了小型环块式磨损试验机。在设计中运用了、杠杆加载原理以及摩擦学和材料力学的相关知识，基本完成了设计目标。该实验机结构简单，运行稳定，操作方便，可以满足在不同载荷、速度、摩擦材料等条件下进行摩擦学实验的需要。关键词 环块/磨损/试验机/设计Small ring-block wear testing machineABSTRACT Taking into account the coefficient of friction and friction rolling friction wear test is an important parameter affecting friction，and the status of the wear test machine.In order to be more up in the office desktop measurement of the friction characteristics of the experimental material,

4、this month we designed a small ring-block wear testing machine.Use in the design, loading lever principle, knowledge of the mechanics and tribology and materials,the basic completion of the design goals.The experimental machine structure is simple, stable, easy to operate and to meet the needs of the tribological experiments under different conditions of load, speed, friction materials.KEY WORDS central block，wear，test ，design1 引言在摩擦磨损性能试验中，需要测定摩擦力、摩擦系数、摩擦力矩、磨损量及磨损率等参数。通常试验方法有两种：一种是按试验规范或标准进行，如润

5、滑剂承载能力测定法(四球法)；一种是在相同的模拟工作条件下，进行对比试验1。前一种方法试验规范、数据可靠，但对实验条件要求高，标准设备昂贵；后一种方法试验设计灵活，试验环境与设备的选择有一定的自主性，可以根据具体要求，模拟工作条件，自己研制仪器设备。我们在此磨损性能试验研究中，充分利用已有仪器设备，动手设计了一种小型环块式磨损试验机，其结构简单、工作可靠、制作费用低廉。现阶段的磨损试验机种类繁多，其中最常见的磨损试验机，如环块式磨损试验机，销盘式磨损试验机和往复式磨损试验机等已经得到初步的完善。借以前车之鉴，来初步探索我们实验机的设计是必不可少的过程。2 摩擦磨损试验机概述摩擦磨损试验机，又称摩擦试验机，磨损试验机。根据摩擦副可分为球盘摩擦磨损试验机，销盘摩擦磨损试验机，盘盘摩擦磨损试验机，环块摩擦磨损试验机，四球摩擦磨损试验机，缸套活塞环摩擦磨损试验机，高频摩擦磨损试验机，高温摩擦磨损试验机，真空摩擦磨损试验机。2.1 四球摩擦磨损试验机四球摩擦磨损试验机系列依照GB/T3142光滑剂承载才能测定法（四球法）的请求，评定光滑剂的承载才能，即最大无卡咬负荷PB、燃结负荷PD、综合磨损值

6、ZMZ等。图2-1四球摩擦试验机原理图 1）屏显式四球摩擦试验机2）极压四球摩擦试验机 3）杠杆四球摩擦试验机 4）微机控制电液伺服四球摩擦试验机 四球摩擦磨损试验机工作原理：由四球（1个上球3个下球）组成摩擦副，上球卡在夹头内，下球组固定不动，上球与下球组相接触。工作时，上球由主轴带动旋转，通过加载系统向下求租加载。主要用于评定润滑剂的性能。2.2 端面摩擦摩损试验机端面摩擦摩损试验机系列，常温（低温）在浸光滑油和无光滑油前提下，对环状试样施加较高的端口试验力，用于评定资料的摩擦磨损功能。1）屏显式断面摩损试验机2）屏显式低温端面摩损试验机图2-2 摩擦磨损试验机结构图2.3 环块摩擦摩损试验机环块摩擦摩损试验机系列，依照SY-2685光滑油抗擦伤功能测定法（梯姆肯法）的请求，在浸油光滑前提下，评定种种光滑剂及资料的光滑功能，特别实用于中高等汽车齿轮油的抗擦伤功能的模仿评定。环块摩擦磨损试验机包含有：1）高速环块摩擦摩损试验机2）数显环块摩擦摩损试验机环块摩擦磨损试验机工作原理：图2-3环块磨损试验机结构原理主动件是标准旋转圆环，被动件是被固定的标准尺寸矩形块。通过测量不同载荷下，被

7、动试件矩形块上出现的条形磨痕宽度，以及摩擦副材料间的摩擦力、摩擦系数，来评定润滑剂的承载能力以及摩擦副材料的摩擦磨损性能。2.4 永劫摩擦摩损试验机永劫摩擦摩损试验机系列，依照ZB-E34007光滑油抗磨损功能测定法（四球法）的请求，以销盘滑动摩擦方式，在浸光滑和无油光滑前提下，选择差别的摩擦副方式，模仿评定光滑剂和资料的摩擦磨损功能。永劫摩擦摩损试验机包含有：1）立式全能摩擦摩损试验机2）销盘摩擦摩损试验机3）四球永劫摩损试验机其中销盘摩擦磨损试验机的工作原理为：试验时，销固定不动，盘做旋转运动。通过力传感器采集试验过程总摩擦力和载荷的变化，通过位移传感器对试样的总磨损进行测量。主要用于在滑动条件下，评价材料的摩擦磨损系数和磨损率，研究工况参数对摩擦性能和磨损机理的影响，是目前用途最广泛的摩擦磨损试验设备。2.5 往复式摩擦磨损试验机往复式摩擦磨损试验机，通过测量实验中产生的摩擦力、摩擦系数和磨损量的变化来研究材料的摩擦磨损性能2。为提高测试系统的精确性和实时性，将计算机辅助测试系统应用到摩擦学试验当中，通过数据采集系统和测试软件系统完成摩擦磨损数据的实时动态测试，从根本上改变了传统

8、摩擦磨损试验机的缺点。该试验机可在一定范围内实现往复行程、载荷、速度、温度、润滑的单因素或多因素控制，并可同时定性和定量显示运动中的摩擦力、磨损量、摩擦系数大小。3图2-4 往复式摩擦磨损试验机3 摩擦磨损试验机实验方法1.对比实验法在相同条件下进行试验，即是将几种试样或者将要实验的实验与已知标准试样进行对比实验，以比较其摩擦磨损功用，从而选择或一定具有较好的摩擦、磨损功用的材料和结构。2.标准实验法目前正在拟订各种材料的标准化摩擦磨损实行方法，用统一的标准化实行方法，测量和钻研出各种材料的摩擦磨损功用目的，以便对各种材料在差异工况条件下的摩擦磨损性能进行比较和选择。3.运用领域实验法将试样在广泛条件下进行试验，以便求得他的最大运用领域或最高运用条件，如压力、速度、温度和寿命等条件。实行常以摩擦磨损功用的突出点来表示。此方法多为钻研新的耐磨、减摩和摩阻材料及新的表面处理工艺。4.使用性能实验法按照理论运用情况进行试验，以便失掉理论情况的摩擦磨损功用目的。此方法平常多为应用部门使用。4 摩擦磨损实验机研究现状及其发展 刘振虎、韩静涛、刘靖等人针对高温滑动磨损及接触疲劳试验机实际运行的实验要求并结合热轧板带的实际生产工况,开发设计了高温滑动磨损及热接触疲劳试验机的冷却及润滑系统,由于现已开发的各种试验机的工作条件与实际轧制工况存在较大的差异,为了更好的模拟实际工况下的轧辊材料的磨损行为和进一步扩大模拟试验范围,在综合考虑了轧制压力、轧制温度、轧制速度和前后滑等条件下,刘振虎所在团队开发设计了一套材料高温磨损和热接触疲劳材料试验机并已申请国家专利,该试验装置比其它热磨损试验机更能够模拟热轧状态下的带钢和轧辊的磨损行为,对实际生产更具有指导意义。该试验机提供了一种金属在高温状态下,材料间的滑动磨损及接触

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