301 銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì),銷盤式,高溫,高速,摩擦,磨擦,磨損,試驗(yàn),實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì) 山東大學(xué)畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）論文(設(shè)計(jì))題目：銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué) 生 姓 名 _____顏培________學(xué) 院 ____機(jī)械工程學(xué)院___專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年 級(jí) _______2003 級(jí)______指導(dǎo)教師姓名 ______鄧 建 新______2007 年 6 月 12 日山東大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績?cè)u(píng)定表學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí)：2003級(jí)姓 名 顏培 設(shè)計(jì)（論文）成績?cè)O(shè)計(jì)（論文）題目 銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)該同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，態(tài)度端正，積極主動(dòng)，搜集了大量課題相關(guān)資料。學(xué)習(xí)并掌握了 Pro/E 軟件的造型設(shè)計(jì)。 用 Pro/E 軟件設(shè)計(jì)了銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行了相關(guān)的理論分析和計(jì)算，繪制了零件圖、總裝圖和生成了 CAD 平面圖?？傮w方案合理可行，結(jié)構(gòu)合理。論文工作量大，寫作符合科技寫作規(guī)范。論文已達(dá)到本科生畢業(yè)論文的要求，可以提交答辯。指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語評(píng)定成績： 簽名： 年 月 日評(píng) 閱 人 評(píng) 語評(píng)定成績： 簽名： 年 月 日答 辯 小 組 評(píng) 語答辯成績： 組長簽名： 年 月 日注：設(shè)計(jì)（論文）成績 =指導(dǎo)教師評(píng)定成績（30%）＋評(píng)閱人評(píng)定成績（30% ）＋答辯成績（40%）目 錄目 錄摘 要． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．ⅠABSTRACT． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．Ⅱ第一章 緒論． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．11.1 本課題的研究目的與意義． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．11.2 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的分類． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．21.3 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的特點(diǎn)分析． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．51.4 國內(nèi)外研究概況． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．71.4.1 濟(jì)南試金集團(tuán)產(chǎn)品． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．71.4.2 美國 CETR 公司產(chǎn)品． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．91.4.3 瑞士 CSM 公司產(chǎn)品． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．10第二章 銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的方案設(shè)計(jì)、分析與比較． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．132.1 試驗(yàn)機(jī)的整體分析． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．132.2 不同設(shè)計(jì)方案的制目 錄定． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．132.2.1 設(shè)計(jì)方案一． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．142.2.2 設(shè)計(jì)方案二． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．152.2.3 設(shè)計(jì)方案三． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．162.2.4 設(shè)計(jì)方案四． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．112.3 四種方案的分析比較． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．172.4 設(shè)計(jì)方案的確定． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．182.5 本章小結(jié)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．19第三章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．213.1 試驗(yàn)機(jī)的主要性能指標(biāo)的確定． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．213.2 試驗(yàn)機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．213.2.1 電機(jī)功率的計(jì)算． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．213.2.2 同步帶傳動(dòng)的計(jì)算． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．223.2.3 主軸強(qiáng)度校核． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．233.2.4 主軸上鍵的強(qiáng)度校核． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．24目 錄3.2.5 橫梁的強(qiáng)度校核． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．243.2.6 絲杠螺母副的相關(guān)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．243.2.7 軸承的校核． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．263.3 本章小結(jié)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．26第四章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．274.1 磨損試驗(yàn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．274.2 摩擦球及其夾持器的設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．284.3 摩擦盤夾持器的設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．294.4 橫梁的設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．324.5 支架的設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．334.5.1 與橫梁相連的支架． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．334.5.2 與絲杠相連的支架． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．344.5.3 與底板相連的支架． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．354.6 本章小結(jié)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．36結(jié)目 錄論． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．37參考文獻(xiàn)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．39致謝． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．41科技文翻譯及原文． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．43山東大學(xué)畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）論文(設(shè)計(jì))題目：銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué) 生 姓 名 _____顏培________學(xué) 院 ____機(jī)械工程學(xué)院___專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年 級(jí) _______2003 級(jí)______指導(dǎo)教師姓名 ______鄧 建 新______2007 年 6 月 12 日山東大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績?cè)u(píng)定表學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí)：2003級(jí)姓 名 顏培 設(shè)計(jì)（論文）成績?cè)O(shè)計(jì)（論文）題目 銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)該同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，態(tài)度端正，積極主動(dòng)，搜集了大量課題相關(guān)資料。學(xué)習(xí)并掌握了 Pro/E 軟件的造型設(shè)計(jì)。 用 Pro/E 軟件設(shè)計(jì)了銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行了相關(guān)的理論分析和計(jì)算，繪制了零件圖、總裝圖和生成了 CAD 平面圖?？傮w方案合理可行，結(jié)構(gòu)合理。論文工作量大，寫作符合科技寫作規(guī)范。論文已達(dá)到本科生畢業(yè)論文的要求，可以提交答辯。指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語評(píng)定成績： 簽名： 年 月 日評(píng) 閱 人 評(píng) 語評(píng)定成績： 簽名： 年 月 日答 辯 小 組 評(píng) 語答辯成績： 組長簽名： 年 月 日注：設(shè)計(jì)（論文）成績 =指導(dǎo)教師評(píng)定成績（30%）＋評(píng)閱人評(píng)定成績（30% ）＋答辯成績（40%）目 錄目 錄摘 要． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．ⅠABSTRACT． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．Ⅱ第一章 緒論． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．11.1 本課題的研究目的與意義． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．11.2 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的分類． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．21.3 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的特點(diǎn)分析． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．51.4 國內(nèi)外研究概況． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．71.4.1 濟(jì)南試金集團(tuán)產(chǎn)品． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．71.4.2 美國 CETR 公司產(chǎn)品． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．91.4.3 瑞士 CSM 公司產(chǎn)品． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．10第二章 銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的方案設(shè)計(jì)、分析與比較． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．132.1 試驗(yàn)機(jī)的整體分析． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．132.2 不同設(shè)計(jì)方案的制目 錄定． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．132.2.1 設(shè)計(jì)方案一． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．142.2.2 設(shè)計(jì)方案二． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．152.2.3 設(shè)計(jì)方案三． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．162.2.4 設(shè)計(jì)方案四． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．112.3 四種方案的分析比較． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．172.4 設(shè)計(jì)方案的確定． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．182.5 本章小結(jié)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．19第三章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．213.1 試驗(yàn)機(jī)的主要性能指標(biāo)的確定． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．213.2 試驗(yàn)機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．213.2.1 電機(jī)功率的計(jì)算． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．213.2.2 同步帶傳動(dòng)的計(jì)算． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．223.2.3 主軸強(qiáng)度校核． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．233.2.4 主軸上鍵的強(qiáng)度校核． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．24目 錄3.2.5 橫梁的強(qiáng)度校核． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．243.2.6 絲杠螺母副的相關(guān)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．243.2.7 軸承的校核． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．263.3 本章小結(jié)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．26第四章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．274.1 磨損試驗(yàn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．274.2 摩擦球及其夾持器的設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．284.3 摩擦盤夾持器的設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．294.4 橫梁的設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．324.5 支架的設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．334.5.1 與橫梁相連的支架． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．334.5.2 與絲杠相連的支架． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．344.5.3 與底板相連的支架． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．354.6 本章小結(jié)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．36結(jié)目 錄論． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．37參考文獻(xiàn)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．39致謝． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．41科技文翻譯及原文． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．43摘 要I摘 要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發(fā)和應(yīng)用的必備設(shè)備。本論文介紹了摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的基本知識(shí)和國內(nèi)外發(fā)展概況，對(duì)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的分類和特點(diǎn)進(jìn)行了分析，介紹了銷盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的原理。之后對(duì)于銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)給出了四種不同的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)這四種方案進(jìn)行了分析比較，得到了較為合理的一種方案。并且根據(jù)這種較為合理方案對(duì)試驗(yàn)機(jī)的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，用 ProE 軟件完成試驗(yàn)機(jī)的三維總裝圖。最后得到了整個(gè)試驗(yàn)機(jī)的二維裝配圖和摩擦盤、摩擦銷等重要組成部件的裝配圖。關(guān)鍵詞 摩擦磨損；試驗(yàn)機(jī)；機(jī)械結(jié)構(gòu)；ProEIIABSTRCSTIIIABSTRACTHigh-temperature high-speed friction and wear testing machine is a effective equipment for the high-temperature high-speed friction and wear testing , and it is widely used for various high-speed tools for the friction and wear properties of high-temperature test and evaluation .It is a essential equipment for the research , development and application of new type of high-speed cutting tool materials.The basic knowledge of the friction and wear testing machine and the development at home and abroad are introduced in this paper,and the classification and characteristics of the friction and wear testing machine are also analysed ,and the principle of a kind of dowel-on-disc type friction and wear testing machine is also introduced. Then four different design options of the overall structure of the high temperature high-speed owel-on-disc type friction and wear testing machine are given , then a more reasonable option is got after the analysing and comparing of the four options. And the relevant calculations and structural designs of the testing machine's overall mechanical structure are based on this options . The ProE software is used to complete the testing machine’s 3D assembly plans . Finally the 2D assembly of the testing machine and friction disc, friction dowel, and other important components of the assembly are also drawn.Keywords: friction and wear ; testing machine ; mechanical structure ; ProE第一章 緒 論1第一章 緒 論1.1 本課題研究的目的與意義隨著冶金、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，各國學(xué)者對(duì)材料在常溫下的各種磨損問題均進(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)裝置的缺乏不無關(guān)系。1910 年第一臺(tái)磨料磨損試驗(yàn)機(jī)即以問世，1975 年美國潤滑工程師學(xué)會(huì)（ALSE）編著的“摩擦磨損裝置”一書中所公布的不同類型的摩擦磨損試驗(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，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)是由專門的試驗(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，這說明了磨損問題的復(fù)雜性和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室磨損試驗(yàn)研究的困難所在。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)展本學(xué)科的研究領(lǐng)域和提高研究水平。本設(shè)計(jì)主要對(duì)銷盤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/min，無級(jí)調(diào)速；(2) 工作的最高溫度 1000 ℃；(3) 加載范圍：0~10 N，采用砝碼加載；(4) 樣品盤最大尺寸為 Φ60 mm，最大厚度 15 mm。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 PROE 完成每個(gè)零件的三維造型和整個(gè)系統(tǒng)的總裝圖，并用 AutoCAD 繪制整個(gè)試驗(yàn)機(jī)的二維圖。山東大學(xué)畢業(yè)論文21.2 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的分類摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的種類很多 [2]，人們對(duì)其分類的方式也不相同，最有代表性額兩種是前蘇聯(lián) И.В.КрагелЬскид的分類法和美國潤滑工程師協(xié)會(huì)的分類法。前者為了模擬摩擦面的破壞形式，便于查明各種影響因素，將摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)分成8 種類型；后者則是根據(jù)摩擦副的幾何形狀而將試驗(yàn)機(jī)分成 12 大類，以便于在選定了摩擦副的形式之后去查找相應(yīng)的試驗(yàn)裝置和了解該裝置的主要技術(shù)指標(biāo)。表 1-1 是對(duì)常見摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)分類的結(jié)果。表 1-1 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的分類摩擦元素 固體－固體（潤滑劑）相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式單向滑動(dòng) 往復(fù)滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)滑動(dòng) （含滾動(dòng)）沖擊 微動(dòng)試驗(yàn)機(jī) 類型單向滑動(dòng) 摩擦磨損 試驗(yàn)機(jī)往復(fù)滑動(dòng) 摩擦磨損 試驗(yàn)機(jī)旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)磨損類型 滑動(dòng)磨損 滑動(dòng)磨損 旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)磨損 沖擊磨損 微動(dòng)磨損磨損機(jī)理粘著磨損磨粒磨損表面疲勞磨損摩擦化學(xué)磨損特殊功能要求相對(duì)單向 滑動(dòng)相對(duì)往復(fù) 滑動(dòng)相對(duì)旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)（含相對(duì)滾動(dòng)加滑動(dòng)）相對(duì)沖擊 微動(dòng)第一章 緒 論3試驗(yàn)機(jī)舉例動(dòng)摩擦系數(shù)精密測(cè)定裝置（日本協(xié)和）RFT-Ⅱ型往復(fù)摩擦式試驗(yàn)機(jī)（日本協(xié)和）AMSLER 試驗(yàn)機(jī)（瑞士）沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)（美國FALEX 公司）SRV 型標(biāo)準(zhǔn)化微動(dòng)摩擦磨損測(cè)試機(jī)（西德Optimol）摩擦元素 固體－固體加磨?；蛘吖腆w－磨粒相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)（含滾動(dòng)）滑動(dòng) 滑動(dòng) 沖擊試驗(yàn)機(jī) 類型三體磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)三體磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)二體磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)二體磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)動(dòng)載磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)磨損類型滑動(dòng)磨粒 磨損滾動(dòng)磨粒 磨損固定磨粒 磨損自由磨粒 磨損動(dòng)載磨粒 磨損磨損機(jī)理 磨粒磨損特殊功能要求摩擦面加磨粒相對(duì)滑動(dòng)摩擦面加磨粒相對(duì)旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)（含相對(duì)滑動(dòng)）固定磨粒相對(duì)滑動(dòng)自由磨粒相對(duì)滑動(dòng)沖擊面有磨粒相對(duì)滑動(dòng)試驗(yàn)機(jī)舉例ML－10 型磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)Brinel 磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)（瑞典）X4－6 試驗(yàn)機(jī)（蘇聯(lián)）“回轉(zhuǎn)盤型”試驗(yàn)機(jī)（蘇聯(lián)）MLD－10動(dòng)載磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)這是參照磨損類型的分類提出的一種按摩擦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式對(duì)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行分類的新方法。這種分類方法突出摩擦元素的特點(diǎn)和對(duì)試驗(yàn)的特殊功能要求，從而便于采用設(shè)計(jì)方法學(xué)原理對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。由 山東大學(xué)畢業(yè)論文4表 1-1 可見，這種方法將摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)分成了五大類。第一類是固體－固體摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。這類試驗(yàn)機(jī)又分為 5 小類，即單向滑動(dòng)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)（含滾滑） ，沖擊和微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)（根據(jù)需要可以在摩擦元素間加或不加潤滑劑） 。每一小類試驗(yàn)機(jī)的摩擦副形式又有很多種，因而它們也各含有許多種試驗(yàn)機(jī)?？梢哉J(rèn)為，大部分摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)都屬于這一大類，它們可以重現(xiàn)粘著磨損、磨粒磨損、表面疲勞磨損和摩擦化學(xué)磨損。從設(shè)計(jì)的角度來看，這一大類試驗(yàn)機(jī)體現(xiàn)了摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。第二類是固體－固體加磨粒（或固體－磨粒）的試驗(yàn)機(jī)，統(tǒng)稱為磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)。根據(jù)試件的磨損特性和運(yùn)動(dòng)特性又可以將其分為三小類，即三體磨粒磨損、二體磨粒磨損和動(dòng)載磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)。與第一類試驗(yàn)機(jī)相比，三體磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)的不同點(diǎn)是要在摩擦副的摩擦面上加磨粒。固定磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)的摩擦副一方是固定磨粒（一般都采用砂布盤） ，另一方則可設(shè)計(jì)成各種形式，其特例是研究單個(gè)磨粒磨損的試驗(yàn)機(jī)。在這一小類試驗(yàn)機(jī)中，摩擦副多為銷-盤式（轉(zhuǎn)動(dòng)）或銷-板式（往復(fù)運(yùn)動(dòng)） 。為了防止偏磨，銷最好能夠自旋，但是摩擦路跡一般不重復(fù)。自由磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)可以設(shè)計(jì)成試件運(yùn)動(dòng)、磨粒運(yùn)動(dòng)和試件與磨粒同時(shí)運(yùn)動(dòng)的三種形式。第三類是固體－液體加磨粒（或固體－液體）的試驗(yàn)機(jī)，其特殊功能是使含磨粒（或不含磨粒）的液體沖刷固體表面，因而關(guān)鍵是要形成有一定流速的液流。利用泵、勢(shì)能和離心力均可達(dá)到這種目的。從相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理出發(fā)，也可以讓試件相對(duì)于液體運(yùn)動(dòng)。液流和試件形成的沖擊角是一個(gè)重要參數(shù),通常要求可調(diào)。第四類是固體－氣體加磨粒的試驗(yàn)機(jī)，其功能是使含磨粒的氣流去沖刷固體表面。作為這類試驗(yàn)機(jī)的特例是單顆磨粒沖擊裝置。這種試驗(yàn)機(jī)有以下三種形式：(1) 供氣系統(tǒng)加磨粒加噴咀加試件；(2) 高速運(yùn)動(dòng)的試件加供給的磨粒。這種試驗(yàn)機(jī)一般都要抽真空，以避免轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象對(duì)磨損的影響；(3) 利用離心力拋出磨粒。對(duì)于這類試驗(yàn)機(jī)來說，磨粒向試件的沖擊角也是一個(gè)重要參數(shù)，同樣要求可調(diào)。第一章 緒 論5第五類是除了以上所述之外的特殊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。可控載荷、可控氣氛、高溫或低溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)均可歸入此類。其中，可控載荷指的是在摩擦過程中摩擦元素所受的載荷是變化的?？煽貧夥漳Σ聊p試驗(yàn)機(jī)的特殊要求是抽真空、通入或不通入特種氣體和控制或不控制濕度等。密封問題對(duì)其十分重要。非接觸式傳動(dòng)——力傳動(dòng)在這類試驗(yàn)機(jī)上可以得到充分的應(yīng)用。高溫或低溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)要求產(chǎn)生高溫或低溫，因而需要考慮高溫隔熱和低溫防護(hù)，其選材也要能夠滿足高溫或低溫的要求。1.3 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的特點(diǎn)分析進(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，以便通過選定參數(shù)的測(cè)量分析考察摩擦的工作運(yùn)轉(zhuǎn)變量、潤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，擦磨損驗(yàn)機(jī)的設(shè)就是要依據(jù)這種目的和既定的具體任務(wù)要求，構(gòu)思出磨損的基本系統(tǒng)。其工作運(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 [3]。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)形式均可通過添加附件而加以改變。例如，美國 FALEX 公司的多功能試樣測(cè)試機(jī)在添加附件以后，就可以形成球－平面、四球、板－平板（面接觸） 、液體浸蝕、針－盤和滾動(dòng)四球等多種摩擦副形式。摩擦副最基本的運(yùn)動(dòng)形式可以歸納為 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，因而往往不提這方面的要求。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，國內(nèi)試驗(yàn)機(jī)負(fù)荷示值的相對(duì)誤差為 ±1% 。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。一般地說，試驗(yàn)機(jī)的加載方式有機(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等多種，或者是他們的組合；液壓式加載包括動(dòng)壓加載和靜壓加載兩種。杠桿加載和重物直接加載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，載荷穩(wěn)定，不存在負(fù)荷保持的問題，加載精度也高，但當(dāng)摩擦副運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定時(shí)卻會(huì)引起山東大學(xué)畢業(yè)論文6震動(dòng)和沖擊。彈簧加載和液壓加載所產(chǎn)生的震動(dòng)都比較小，但是彈簧加載的精度不是很高，難于實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的精確調(diào)整；液壓加載很難保持負(fù)荷的穩(wěn)定。動(dòng)壓加載和電磁加載易于實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的自動(dòng)控制，但他們的弱點(diǎn)是控制部分的成本較高，而且電磁加載的實(shí)例在已有的試驗(yàn)機(jī)上還很少見。在許多場合下，試驗(yàn)機(jī)還必須滿足恒比壓的要求（這里指的是宏觀恒比壓） ?，F(xiàn)在，試驗(yàn)機(jī)上實(shí)現(xiàn)恒比壓的方法有兩種，其一是從摩擦副的結(jié)構(gòu)上保證摩擦過程中的接觸面積不變，借以在負(fù)荷不變的情況下實(shí)現(xiàn)恒比壓，如圖 1-1 所示：圖 1-1 從摩擦副上保證接觸面積不變的方法其二是在試驗(yàn)過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。利用這種方法實(shí)現(xiàn)恒比壓的如日本東京試驗(yàn)機(jī)制作所生產(chǎn)的理研-大越式高速磨損試驗(yàn)機(jī)。其原理如圖 1-2：圖 1-2 理研-大越式快速磨損試驗(yàn)機(jī)原理示意圖1－凸輪；2—搖桿；3、5、8—齒輪齒條；4—彈簧；第一章 緒 論76—旋轉(zhuǎn)圓環(huán)試件；7—片狀試件1.4 國內(nèi)外研究概況目前，世界只有美國、日本、瑞士等少數(shù)幾個(gè)國家有摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，而濟(jì)南試金集團(tuán)是國內(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)開始研制MQ-12 型四球摩擦試驗(yàn)機(jī)，1965 年研制成功并投入生產(chǎn)，1966 年又研制成功MM-200 型磨損試驗(yàn)機(jī)，兩種試驗(yàn)機(jī)的研制成功標(biāo)志著我國已有了自行研制摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的能力。1.4.1 濟(jì)南試金集團(tuán)產(chǎn)品圖 1-3 是濟(jì)南試金集團(tuán)的一種產(chǎn)品的圖片。圖 1-3 屏顯式材料端面高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī) MM-U5G該試驗(yàn)機(jī)主要用途：該系列試驗(yàn)機(jī)是以滑動(dòng)摩擦形式，在室溫或高溫以及改變潤滑狀態(tài)（無油潤滑或浸油潤滑） 、負(fù)荷、速度、摩擦配偶材料、摩擦副表面粗糙度、硬度等參數(shù)的各種情況下，對(duì)環(huán)狀試樣施加較高的端面試驗(yàn)力進(jìn)行試驗(yàn)。主要用于評(píng)定工程山東大學(xué)畢業(yè)論文8塑料、粉末冶金、合金軸承等材料在不同條件下的摩擦性能，可應(yīng)用于選擇摩擦副配對(duì)材料及材料抗磨損性能的研究。表 1-2 是該公司試驗(yàn)機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格及參數(shù)：表 1-2 濟(jì)南試金集團(tuán)試驗(yàn)機(jī)的主要規(guī)格和技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù) MM-U5G MM-U10G力范圍 1~5 kN 10 kN驗(yàn)力精度 ±1% ±1%主軸轉(zhuǎn)速范圍 10~2000 r/min 300~2800 r/min主軸轉(zhuǎn)速測(cè)量精度 ± 10 r/min ± 10 r/min最大摩擦力 300 N 500 N摩擦力精度 ±2% ±3%溫度測(cè)控范圍 室溫~ 600 ℃ 室溫~ 600 ℃溫度測(cè)控精度 ±2 ℃時(shí)間設(shè)定 1 s~9999 min試驗(yàn)機(jī)外形尺寸 （長 ×寬×高）1200×870×1700試驗(yàn)機(jī)凈重 850 kg試驗(yàn)機(jī)在下列條件下正常工作：(1) 在室溫 10 ℃~35 ℃的范圍內(nèi)；(2) 相對(duì)濕度不大于 80%的環(huán)境中；(3) 周圍無震動(dòng)，無腐蝕性和無強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中；(4) 電源電壓的波動(dòng)范圍不應(yīng)超過額定電壓的±10%；頻率的波動(dòng)不應(yīng)超過額定頻率的±2%；(5) 地面安裝，水平度為 0.2/1000 1.4.2 美國 CETR 公司產(chǎn)品圖 1-4 是美國 CETR 公司的多功能磨損試驗(yàn)機(jī)的實(shí)物圖：第一章 緒 論9圖 1-4 多功能摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)/ UMT TESTER生產(chǎn)廠家：CETR(Center of trobology)，美國 規(guī)格指標(biāo)：(1) 最大垂直移動(dòng)距離：100 mm；定位精度： 0.5 μm；速度：0.001~10 mm/s； (2) 最大橫向移動(dòng)距離：75 mm； 定位精度： 2 μm； 速度：0.0~10 mm/s； (3) 上試件旋轉(zhuǎn)速度：1~50 RPM； (4) 最大載荷：25 kg (0.25 kN)；力傳感器測(cè)量范圍： 0.2~20 N(0.02 ~2 kg )；(5) 分辨率：0.05 N (5 g) ； (6) 溫度測(cè)量范圍：0 ℃ ~100 ℃； (7) 聲發(fā)射傳感器響應(yīng)頻率：0.5~5.5 MHz 功能介紹：試驗(yàn)機(jī)的主要功能可進(jìn)行多功能微摩擦試驗(yàn)和拋光試驗(yàn)。前者可作為多功能微摩擦試驗(yàn)機(jī)，可以在較大的載荷范圍內(nèi)進(jìn)行銷-盤式、往復(fù)式、四球式等摩擦磨損試驗(yàn)，還可以用來進(jìn)行刻劃試驗(yàn)以評(píng)價(jià)薄膜與基體的結(jié)合強(qiáng)度，也可以用來測(cè)量材料的微觀硬度。后者可以模擬實(shí)際拋光的各種條件，如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、被拋光材料、拋光墊材料、拋光液等等，可以用來研究以上多個(gè)工藝參數(shù)對(duì)拋光山東大學(xué)畢業(yè)論文10速率及拋光質(zhì)量的影響。1.4.3 瑞士 CSM 公司產(chǎn)品圖 1-5 是瑞士 CSM 公司的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。圖 1-5 瑞士 CSM 公司的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)瑞士 CSM 公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)。CSM 公司提供多種功能的摩擦磨損實(shí)驗(yàn)設(shè)備，按不同的載荷以及使用條件可分為以下幾類：(1) 納米摩擦測(cè)試儀 NTR（Nano-tribometer） ；(2) 摩擦試驗(yàn)機(jī) TRB（Tribometer pin-on-disk） ，可升級(jí)為真空摩擦試驗(yàn)機(jī)；(3) 高溫摩擦試驗(yàn)機(jī) THT（High temperature tribometer） ，可升級(jí)為高溫真第一章 緒 論11空摩擦試驗(yàn)機(jī)；(4) 磨損測(cè)試儀 CAW（Calowear） ；(5) 膜厚測(cè)試儀 CAT（Calotest） ，分為工業(yè)與實(shí)驗(yàn)室用 2 種型號(hào)。CSM 公司的摩擦試驗(yàn)機(jī)主要用于測(cè)定自潤滑涂層的使用壽命，以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：(1) 主機(jī)（CSM Tribometer）(2) 計(jì)算機(jī)通信接口（PC interface box）(3) 數(shù)據(jù)處理工作站（Computer workstation）(4) 儀器操作及數(shù)據(jù)處理軟件（WinXP 平臺(tái)）(5) 附件（針式壓頭支架，球形壓頭支架，潤滑劑容器，砝碼，校正模塊）試驗(yàn)機(jī)的尺寸：(1) 主機(jī)（Tribometer ）： 500 ×320 mm，550 mm height(2) 計(jì)算機(jī)接口（PC interface）：500 ×300 mm，50 mm height(3) 毛重：50 kg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 1-6 是該試驗(yàn)機(jī)的測(cè)試原理示意圖。山東大學(xué)畢業(yè)論文12圖 1-6 CSM 公司摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試原理。試驗(yàn)機(jī)的測(cè)試原理是：(1) 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；(2) 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)為無摩擦切向力傳感器；(3) 當(dāng)盤式樣品旋轉(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；(4) 通過測(cè)量材料的損失體積可計(jì)算壓頭和樣品的磨損系數(shù)。第二章 銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的方案設(shè)計(jì)、分析與比較13第二章 銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的方案設(shè)計(jì)、分析與比較2.1 試驗(yàn)機(jī)的整體分析試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分 [4-8]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)、摩擦盤夾持系統(tǒng)、摩擦銷軸向和徑向進(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。2.2 不同設(shè)計(jì)方案的制定通過比較，初步定下下面四種方案 [9]：2.2.1 設(shè)計(jì)方案一：圖 2-1 是設(shè)計(jì)方案一的方案圖。圖 2-1 設(shè)計(jì)方案一的方案圖山東大學(xué)畢業(yè)論文14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 V 帶和帶輪驅(qū)動(dòng)主軸，帶動(dòng)摩擦盤旋轉(zhuǎn)；(2) 加載系統(tǒng)：采用伺服控制連續(xù)加載；(3) 摩擦盤夾持系統(tǒng)：采用特制的摩擦盤夾持器夾持摩擦盤，摩擦盤和夾持器一起隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；(4) 摩擦銷軸向和徑向進(jìn)給系統(tǒng)：通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手輪和分度盤帶動(dòng)橫梁內(nèi)的一根絲杠，經(jīng)過絲杠螺母的相互運(yùn)動(dòng)控制摩擦銷的沿摩擦盤的軸向進(jìn)給；通過步進(jìn)電機(jī)和編碼器帶動(dòng)立柱上的絲杠旋轉(zhuǎn)，通過絲杠螺母副改變橫梁的豎直方向的位置，來控制摩擦銷的軸向位置；(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。2.2.2 設(shè)計(jì)方案二：圖 2-2 是設(shè)計(jì)方案二的方案圖。圖 2-2 設(shè)計(jì)方案二的方案圖第二章 銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的方案設(shè)計(jì)、分析與比較15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)通過連軸器和主軸直接相連，帶動(dòng)摩擦盤旋轉(zhuǎn)；(2) 加載系統(tǒng)：采用彈簧加載；(3) 摩擦盤夾持系統(tǒng)：采用螺栓螺母副將摩擦盤固定到主軸的上端；(4) 摩擦銷軸向和徑向進(jìn)給系統(tǒng)：通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手輪和分度盤帶動(dòng)橫梁內(nèi)的一根絲杠，經(jīng)過絲杠螺母的相互運(yùn)動(dòng)控制摩擦銷的沿摩擦盤的軸向進(jìn)給；通過步進(jìn)電機(jī)和編碼器帶動(dòng)立柱上的絲杠旋轉(zhuǎn)，通過絲杠螺母副改變橫梁的豎直方向的位置，來控制摩擦銷的軸向移動(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。2.2.3 設(shè)計(jì)方案三：圖 2-3 是設(shè)計(jì)方案三的方案圖。圖 2-3 設(shè)計(jì)方案三的方案圖山東大學(xué)畢業(yè)論文16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)通過連軸器和主軸直接相連，帶動(dòng)摩擦盤旋轉(zhuǎn)；(2) 加載系統(tǒng)：采用傳統(tǒng)的彈簧加載；(3) 摩擦盤夾持系統(tǒng)：采用特制的摩擦盤夾持器夾持摩擦盤，摩擦盤和夾持器一起隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；(4) 摩擦銷軸向和徑向進(jìn)給系統(tǒng)：通過步進(jìn)電機(jī)和編碼器帶動(dòng)底座支架上的絲杠旋轉(zhuǎn)，通過絲杠螺母副帶動(dòng)立柱和橫梁一起水平運(yùn)動(dòng)，來控制摩擦銷的沿摩擦盤的軸向進(jìn)給；通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手輪和分度盤帶動(dòng)立柱內(nèi)的一根絲杠，經(jīng)過絲杠螺母的相互運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)橫梁的豎直方向的位置，來控制摩擦銷的徑向進(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。2.2.4 設(shè)計(jì)方案四：圖 2-4 是設(shè)計(jì)方案四的方案圖。圖 2-4 設(shè)計(jì)方案四的方案圖第二章 銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的方案設(shè)計(jì)、分析與比較17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 V 帶和帶輪驅(qū)動(dòng)主軸，帶動(dòng)摩擦盤旋轉(zhuǎn)；(2) 加載系統(tǒng)：采用傳統(tǒng)的砝碼加載；(3) 摩擦盤夾持系統(tǒng)：采用特制的摩擦盤夾持器夾持摩擦盤，摩擦盤和夾持器一起隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；(4) 摩擦銷軸向和徑向進(jìn)給系統(tǒng)：通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手輪和分度盤帶動(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，來控制摩擦銷的沿摩擦盤的軸向進(jìn)給；通過立柱結(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)來代替移動(dòng)控制摩擦銷的豎直位置；(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。2.3 上述四種方案的分析比較方案一采用 V 帶傳動(dòng)，可以緩和載荷沖擊而且運(yùn)行平穩(wěn)，無噪聲，制造安裝精度要求不是很嚴(yán)格，并且可以防止過載時(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)。主軸外無冷卻裝置，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。手輪和分度盤控制銷子沿盤的徑向位移，結(jié)構(gòu)簡單，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)通過連軸器直接和主軸相連，結(jié)構(gòu)簡單且緊湊。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)主軸的冷卻無法有效進(jìn)行，安裝維修也不方便。摩擦盤通過中間的螺栓孔與主軸上端直接相連，不易保持盤的整體性和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，而且山東大學(xué)畢業(yè)論文18對(duì)于尺寸不大的陶瓷等脆性材料，在摩擦盤的中間打孔也很難實(shí)現(xiàn)，并且盤的剛性大大降低。彈簧加載結(jié)構(gòu)簡單，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。手輪和分度盤控制銷子沿盤的徑向位移，結(jié)構(gòu)簡單，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)通過連軸器直接和主軸相連，結(jié)構(gòu)簡單且緊湊。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。而且主軸外無冷卻系統(tǒng)，使得在工作情況下，加熱爐內(nèi)的熱量通過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。采用專用的摩擦盤夾持器結(jié)構(gòu)較為合理。彈簧加載結(jié)構(gòu)簡單，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。手輪和分度盤控制銷子的軸向位移，效率低，速度慢，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。步進(jìn)電機(jī)控制銷子沿摩擦盤的軸向位移，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)，無噪聲，且同步帶傳動(dòng)無彈性滑動(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。專用的摩擦盤夾持器保證了摩擦盤旋轉(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)合金可專位車刀刀片等尺寸小、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)簡單，而且工作效率比較高。手輪和分度盤控制橫梁和立柱的整體位移來控制摩擦銷沿摩擦盤的徑向位移，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維修方便，而且有足夠高的精度。2.4 設(shè)計(jì)方案的確定通過上面對(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，又具第二章 銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的方案設(shè)計(jì)、分析與比較19有成本低，結(jié)構(gòu)簡單，安裝維修方便等特點(diǎn)。2.5 本章小結(jié)(1) 通過幾個(gè)主要結(jié)構(gòu)部分的不同的方案組合，給出四種不同的試驗(yàn)機(jī)總體設(shè)計(jì)方案；(2) 綜合分析比較四種方案各自的優(yōu)缺點(diǎn)；(3) 經(jīng)過比較，得到這四種方案中最為合理的設(shè)計(jì)方案。20第三章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算21第三章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算3.1 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：(1) 主軸轉(zhuǎn)速范圍：0~3000 r/min，無級(jí)調(diào)速；(2) 工作最高溫度：1000 ℃；(3) 加載力的范圍：0~10 N,采用砝碼加載；(4) 摩擦球尺寸：Ф3 mm~Ф6 mm；(5) 摩擦盤尺寸：最大直徑 d=60 mm,最大厚度 h=15 mm 。3.2 試驗(yàn)機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算 [8-15]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→摩擦盤夾持器→摩擦盤3.2.1 電機(jī)功率的計(jì)算：取摩擦盤和摩擦銷之間的動(dòng)摩擦系數(shù) f=fmax=1則摩擦產(chǎn)生的最大功率 Pm=Fv= (3-1)fFn(2/60)r???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；故 Pm＝ ＝ ＝0.942 KwfaxFn(2/60)r???1(230/6).3??同步帶的傳動(dòng)效率 η1＝98%滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率 η2＝98%山東大學(xué)畢業(yè)論文22故電動(dòng)機(jī)的輸出功率 P 出 ＝ ＝ ＝0.981 Kw (3-2)12m??0.948為使電動(dòng)機(jī)的功率留有余量，負(fù)荷率?。?.85P＝P 出 /0.85＝0.981/0.85＝ 1.15 Kw根據(jù)參考資料可知，選擇的電機(jī)型號(hào)為：YVP90L-4該電機(jī)的主要參數(shù)為： 額定功率 P=1.5 Kw ；額定電流 3.8 A ；額定轉(zhuǎn)矩 10 N?m ； 同步轉(zhuǎn)速 1500 r/min ；3.2.2 同步帶傳動(dòng)的計(jì)算： (1) 計(jì)算功率：Pc＝ = =1.15 Kw (3-3)AkP?1.20(.94/.8)式中： 是同步帶傳動(dòng)的工作情況系數(shù)，據(jù)資料可取 1.20(2) 選擇帶型和節(jié)距：選擇 L 型同步帶，且節(jié)距 p＝9.525 mm ；(3) 齒數(shù)：根據(jù)傳動(dòng)要求，令兩帶輪的齒數(shù) z1、z 2 相同，選擇 z1＝z 2＝16；(4) 帶輪節(jié)圓直徑：令 D1、D 2 分別是兩個(gè)帶輪的節(jié)圓直徑，則：D1=D2= = mmZP?69.548.??(5) 帶速：(3-4)1 max3..307.6150/6061nv vs??????式中： n 是帶輪的轉(zhuǎn)速，r/min；(6) 初定中心距 a：12120.7()()DD???令 97am?(7) 帶長 L 及齒數(shù)：第三章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算23(3-5)1221()cos0223.48.597346.9DDLraam???????????標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長度： mm；齒數(shù) z＝40 ；80Lp(8) 實(shí)際中心距：(3-6)221()84 2381.0.8.54.36()m mmDLDa?????????????式 中 ＝(9) 小帶輪嚙合齒數(shù) z： (3-7)1 1m21z()8202pza????(10) 基本額定功率 P0：(3-8)2 20()(45.967.).1211aFqvP Kw?(11) 帶寬 b：mm (3-9)1.41.400.52516.82czkp????式中： mm9.b(12) 軸上載荷：N (3-10)1001.5.76cQPFv???3.2.3 主軸強(qiáng)度校核 ：主軸受到的扭轉(zhuǎn)力矩的作用遠(yuǎn)大于軸向力，軸向力對(duì)軸的作用可以忽略不計(jì)，僅考慮扭轉(zhuǎn)力矩對(duì)軸的作用即可。切應(yīng)力 ：T?(3-11)639.510/[]2TTPnMaWd????式中： WT是軸的抗扭截面系數(shù)，mm 3；P 是軸傳遞的功率，Kw；n 是軸的轉(zhuǎn)速，山東大學(xué)畢業(yè)論文24r/min； 許用切應(yīng)力，MPa；C 是與軸截面有關(guān)的系數(shù)。[]T?則軸的最小直徑： (3-12)6339.5102[]TPdCn????主軸的材料選擇 1Gr16N35；可取 452； mm30.94216.3d???7d?取即主軸上直徑最小處： mm3.2.4 主軸上鍵的強(qiáng)度校核：鍵的尺寸初步定為 ，則該鍵連接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩：724?(3-13)1'[]4Thldp?式中： d 是軸的直徑； l’是鍵的接觸長度；h 是鍵的高度；[p]是許用壓強(qiáng)；取，則2,7,'2,[]40l??N?m 1'7240.324Thp???由于軸上受到的力最大為 10 N，T 遠(yuǎn)大于軸上實(shí)際受到的扭矩。故鍵的強(qiáng)度滿足要求。3.2.5 橫梁的強(qiáng)度校核：由于橫梁受到的軸向和切向力最大均為 10 N，而且摩擦銷與橫梁不是緊密接觸，也就是力不是直接作用在橫梁上。因而橫梁受到的力很小，可以忽略不計(jì)，橫梁強(qiáng)度在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下能夠滿足強(qiáng)度和剛度要求。3.2.6 絲杠螺母副的相關(guān)計(jì)算：該絲杠螺母副主要用于傳遞運(yùn)動(dòng)，來控制摩擦銷沿摩擦盤的徑向位移。而沒有很大的力的傳遞，因此其傳遞的力可以忽略不計(jì)。下面對(duì)絲杠螺母副進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度校核可以不計(jì)。第三章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算25螺母的軸向位移： (3-2lspx???14)式中： φ是螺桿轉(zhuǎn)角， rad；s 是導(dǎo)程，mm；p 是螺距，mm；x 是螺紋線數(shù)； 令該螺紋為單線螺紋，則 x＝1；由于絲杠帶動(dòng)摩擦銷的移動(dòng)距離為 30 mm，又要留下一定的余量，可令螺紋長度 L＝40 mm；設(shè)計(jì)使螺紋移動(dòng) l=30 mm 時(shí)，手輪轉(zhuǎn)動(dòng) 6 圈，即：rad 261????mm (3-15)305lpx?由此可知： mm 1sp?螺紋中徑： (3-16)20.8pFd??式中： Ψ 是螺母形式參數(shù)，整體式螺母取 1.2~2.5，分體式螺母取 2.5~3.5；p p 是螺紋副許用壓強(qiáng)，N/mm 2；可取 ； ,9p?帶入數(shù)據(jù)，有： mm 100.8..562pFd???由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，取： mm ；25螺母高度： mm 13H?旋和圈數(shù)： 06()5np?:基本牙型高度： mm 1..52.??工作壓強(qiáng)： (3-17)210.01453.4.6pFdhn???工作壓強(qiáng)滿足要求。為了保證自鎖，螺紋升角: 4°30 ′??螺紋牙根部的寬度： mm0.65.3.25bp???山東大學(xué)畢業(yè)論文263.2.7 軸承的校核：該系統(tǒng)三處用到了軸承：主軸、絲杠、以及橫梁旋轉(zhuǎn)軸處的軸承。這三處軸承均不用于承受載荷，僅僅起到支撐作用，受到的力很小，可以忽略不計(jì)；而且其轉(zhuǎn)速均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于軸承的極限轉(zhuǎn)速。因此軸承的校核可以省略，而認(rèn)為這些軸承的均滿足設(shè)計(jì)要求。3.3 本章小結(jié)(1) 根據(jù)相關(guān)資料，確定試驗(yàn)機(jī)的主要性能指標(biāo)；(2) 分別對(duì)電機(jī)、同步帶、主軸、鍵、絲杠螺母、軸承等部分進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和相應(yīng)的強(qiáng)度校核。第四章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27第四章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 磨損試驗(yàn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)用 ProE 做出的三維裝配圖 [16-18]的整體外觀效果如圖 4-1 所示。(a)(b)圖 4-1 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的三維裝配圖山東大學(xué)畢業(yè)論文284.2 摩擦球及其夾持器的設(shè)計(jì)適合于高溫摩擦磨損測(cè)試儀的測(cè)試球尺寸有 1.5 毫米、3 毫米、6 毫米、10 毫米（均為直徑） ?？梢詾椴煌睆降哪Σ燎蚺鋫洳煌瑑?nèi)徑的夾持器。摩擦球夾持器設(shè)計(jì)見圖 4-2：（a ）（b）圖 4-2 摩擦球夾持器夾持器中間為中空結(jié)構(gòu)，后面有螺紋，只需將測(cè)試球從夾具的后端放入并應(yīng)第四章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29用配套的零件旋緊即可。針對(duì)高溫摩擦測(cè)試熱脹冷縮的特點(diǎn)，可以在夾具中心加入微型彈簧以保證測(cè)試球始終保持被夾緊狀態(tài)。圖 4-3 所示為裝配后的摩擦銷的三維圖：（a ）（b）圖 4-3 摩擦銷裝配圖4.3 摩擦盤夾持器的設(shè)計(jì)由于摩擦盤尺寸相對(duì)較小，對(duì)于脆性材料摩擦盤進(jìn)行試驗(yàn)，摩擦盤的加工尤其是鉆中心孔難度很大，因此采用螺栓直接固定不適合。設(shè)計(jì)成專用的摩擦盤夾山東大學(xué)畢業(yè)論文30持器，如圖 4- 4 所示：圖 4-4 摩擦盤夾持器用螺紋副將摩擦盤夾持器固定在主軸上，使之隨主軸一起旋轉(zhuǎn)。在摩擦盤下面加上一個(gè)墊片，直徑大小和摩擦盤相當(dāng)，但厚度可調(diào)，裝卸方便，用于夾緊不同厚度的摩擦盤，使這個(gè)夾持器更加通用化。在摩擦盤外面用一個(gè)盤蓋定位，用螺栓緊固夾緊。盤蓋的結(jié)構(gòu)如圖 4-5 示：圖 4-5 摩擦盤盤蓋對(duì)于特殊形狀而且尺寸較小的試件，例如可轉(zhuǎn)位車刀刀片等，可以采用特制的鎳合金盤型夾具來固定，如圖 4-6 所示：第四章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31（a ）（b）（c ）圖 4-6 可轉(zhuǎn)位車刀專用夾具山東大學(xué)畢業(yè)論文324.4 橫梁的設(shè)計(jì)將球安裝在一支倔強(qiáng)系數(shù)很大的杠桿上，該杠桿被設(shè)計(jì)為無摩擦切向力傳感器，當(dāng)盤旋轉(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)。橫梁的設(shè)計(jì)如圖 4-7：(a)(b)第四章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33(c)圖 4-7 橫梁在橫梁的兩側(cè)可以加上線性差分位移傳感器。摩擦銷受力引起橫梁中間的杠桿的微變形，位移傳感器檢測(cè)并指示出相對(duì)應(yīng)的力的大小。橫梁的兩個(gè)臂上開的槽是為了提高測(cè)量的靈敏度；橫梁兩側(cè)與支架相連的部分有個(gè) 5 mm 的凸起，是為了使橫梁的杠桿部分與其他零件分隔開，測(cè)量過程中減少部件之間的摩擦對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。橫梁右端的孔與摩擦銷的配合采用過渡配合，既可以保證摩擦銷的位置精度，又可以盡量避免和銷在豎直方向上的摩擦力作用，以減少加載時(shí)對(duì)加載力精度的影響。4.5 支架的設(shè)計(jì)：此試驗(yàn)機(jī)用到的的支架有三種形式，它們受的力都很小，滿足結(jié)構(gòu)要求的支架就能夠滿足受力的要求。4.5.1 與橫梁相連接的支架：該支架的作用是支撐、固定橫梁，并帶動(dòng)橫梁一起繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。圖 4-8 是不同角度下橫梁的效果圖。山東大學(xué)畢業(yè)論文34圖 4-8 橫梁不同角度的視圖4.5.2 與絲杠相連的支架：該支架的作用是為橫梁的旋轉(zhuǎn)提供一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，并且和絲杠相配合，控制摩擦銷沿摩擦盤的軸向位置。橫梁的旋轉(zhuǎn)角度范圍是由該支架的結(jié)構(gòu)所限制的。圖 4-9 是不同角度時(shí)與絲杠相連的支架的視圖。第四章 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35圖 4-9 與絲杠相連的支架不同角度的視圖橫梁的旋轉(zhuǎn)角度的極限位置是由結(jié)構(gòu)上的橫擋板和 45°的斜面限制的，它們和上述支架下端的兩個(gè)面的相互作用來保證了旋轉(zhuǎn)的位置。由于旋轉(zhuǎn)僅僅為了使摩擦盤和摩擦銷分開，或者裝卸摩擦銷，而對(duì)具體的旋轉(zhuǎn)角度精度要求不是非常高，這種機(jī)械結(jié)構(gòu)完全可以滿足精度要求。4.5.3 與底板相連的支架：圖 4-10 是不同角度時(shí)與底板相連的支架的視圖。圖 4-10 與底板相連的支架不同角度的視圖山東大學(xué)畢業(yè)論文36該零件的作用是連接底板和上面的零件，為絲杠和導(dǎo)桿提供支撐，使上面的零件能夠較為精確的到達(dá)要求的位置。4.6 本章小結(jié)(1) 分別對(duì)試驗(yàn)機(jī)整體、摩擦球夾持器、摩擦盤夾持器、橫梁和主要的支架進(jìn)行功能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；(2) 對(duì)試驗(yàn)機(jī)的部分零件和結(jié)構(gòu)給出 ProE 圖形表示。第五章 結(jié) 論37第五章 結(jié) 論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發(fā)和應(yīng)用的必備設(shè)備。因此本文對(duì)銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，給出了試驗(yàn)機(jī)的基本參數(shù)，并對(duì)試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)、計(jì)算和計(jì)算機(jī)三維仿真，為試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和實(shí)際制作提供了一定的依據(jù)和參考。該設(shè)計(jì)在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉，沒有一味地追求高精度，適合進(jìn)行實(shí)際的生產(chǎn)。設(shè)計(jì)中采用了較為簡單的方法實(shí)現(xiàn)了相同的功能，例如在實(shí)現(xiàn)摩擦銷和摩擦盤的分離和摩擦銷的安裝這個(gè)功能上，沒有采用較高精度的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母這一結(jié)構(gòu)，而是采用了簡單的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)這種純機(jī)械結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，既可以保證足夠的精度，又可以簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，制造、安裝、維修都大為簡化。此外，摩擦銷、摩擦盤的設(shè)計(jì)都很靈活，可以適用于尺寸、結(jié)構(gòu)都不同的摩擦副的試驗(yàn)，例如尺寸不同的摩擦球，不同形狀的摩擦盤。同時(shí)也設(shè)計(jì)了相應(yīng)的夾持系統(tǒng)，這充分體現(xiàn)了互換性設(shè)計(jì)的思想。該設(shè)計(jì)只是針對(duì)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行了相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算和仿真，而電氣控制系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)還需要進(jìn)一步的補(bǔ)充。38參 考 文 獻(xiàn)39參考文獻(xiàn)[1] 武文忠，郝建東，蘇俊義。高溫磨損試驗(yàn)機(jī)的研制。北京：試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī)，2002，42（1，2） ，15～17[2] 桂長林，沈健。摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)：Ⅰ[1].摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的分類和特點(diǎn)分析。合肥：固體潤滑。1990，10（1） ，48～55[3] 桂長林，沈健。摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)：II 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)方法的研究。合肥：固體潤滑。1990，10（2） ，120～136[4] 楊學(xué)軍，趙浩峰，趙昕月。高溫銷盤磨損試驗(yàn)機(jī)的研制。太原：太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，36（4） ，477～479[5] 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)。北京：中國儀器儀表，2003，19～21[6] ?？烧?，金志浩。MPX—2000 型盤銷式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的改裝。北京：機(jī)械科學(xué)與技術(shù)。1999。18（3） ，470～471，474[7] 何國仁，曾漢民，楊桂成。高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的研制。北京：北京：試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī)。1991，31（5） ，11～16[8] 王斌，蔡興旺。一種摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)。北京：農(nóng)機(jī)化研究。2003，10，118～119[9] 馮辛安。機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社。2004 年 1 月[10] 成大先。機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（單行本）機(jī)械傳動(dòng)。北京：化學(xué)工業(yè)出版社。2004年 1 月[11] 成大先。機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（單行本）機(jī)械工程材料。北京：化學(xué)工業(yè)出版社。2004 年 1 月[12] 成大先。機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（單行本） 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