往復式摩擦磨損實驗臺的設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)目 錄 CONTENT TOC o 1-3 h z u .1.1.3.4 1.5小結.5.6.6.6.7.7.7.8.8.8.9.113.3.6主軸上鍵的強度校核.12 3.3.7摩擦銷的結構設計.12.第4章磨損量的測量.12 4.1.常用的磨損量的測量方法.12 4.2摩擦系數測試部分.13.15.16.17附錄一 外文原文.28 附錄二 中文翻譯.34往復式摩擦磨損試驗臺的設計第1章 緒論1.1 課題研究的現狀 1910年第一臺磨料磨損試驗機問世，1975年美國潤

2、滑工程學會（ALSE）編著的“摩擦磨損裝置”一書中所公布的不同類型摩擦磨損試驗機已有上百種，僅幾十年來，摩擦磨損試驗機和試驗方法有了較大發(fā)展，但價格都比較昂貴。80年代初美國的Soemantei S等人1最早從事高溫磨損試驗機的研究，共研制了三臺高溫磨料磨損試驗機。并在這些試驗機上研究了純鋁和純銅在室溫到400范圍內大氣氣氛下磨料磨損的特性。80年代末德國的Fischer A 等人2在總結前人對試驗機研究的基礎上，研制一臺氣氛可控的高溫三體磨損試驗機。該機最大的優(yōu)點是氣氛可控、嚴格保證試驗的主要因素（溫度、磨料、再喝等）恒定，實驗數據重現性好。主要缺點是：耐高溫工作部位未設冷卻系統，影響設備精

3、度；同時由于該機未考慮高溫氧化對磨損的影響，在該機測定高溫氧化與磨損的交互作用時誤差較大。90年代西交大的邢建東等人3(研制的高溫磨損試驗機在電阻爐中的磨損室內裝有一水平放置的砂輪，砂輪上有一定的松散磨料。試樣夾上相同成分的3個試樣受載荷作用于表面鋪有松散磨料的砂輪上，由于試樣和砂輪及其松散磨料間的相對運動而產生兩體和三體混合磨料磨損。該機即可嚴格控制溫度，一次3個試樣可減少重復試驗次數。但其主要不足是：(1)試樣總在同一軌跡上反復磨損，摩屑潛入砂輪間隙，使砂輪研磨能力逐漸下降；（2）氣氛不易控制；（3）這種混合磨損與實際工礦相差較遠。近年來，西交大吳文忠、邢建東等人在Fischer A 的高

4、溫氧化磨損試驗機的基礎上，研制一臺高溫氧化三體磨損試驗機，該機的主要優(yōu)點是：摩擦學系統設計合理；氣氛可控，溫度可控；關鍵部件設有冷卻系統。主要不足是：密封還存在一些問題；冷卻系統還不夠完善；氣氛成分不能定量測定等。太原理工大學的楊學軍等研制了一臺高溫銷盤磨損試驗機，該機結構簡單，操作方便，加熱溫度可控，能在1000范圍內對各種金屬材料的摩擦磨損特性進行研究，摩擦速度可調，所加載荷穩(wěn)定，試驗磨損均勻，對試驗參數的變化反應敏感4。北方交大的李霞等5研制的高速摩擦磨損試驗機，其最大滑動速度可達70ms，可以測量高速狀態(tài)下的摩擦學參數；可以模擬高速列車制動；可以實現多個測試數據的顯示與同步記錄。崔周平

5、等人6研制的M-1型真空摩擦磨損試驗機。該機可以提供從大氣6.710-3Pa的壓力環(huán)境；測量的參數較多，除了測力和速度等參數外，還可以測量溫度和摩擦引起的震動頻率等；同時具有較為完善的數據采集和處理系統；只須改變夾具及其附件，便可實現多種接觸形勢和相對運動形式，以及不同的系統剛度和震度特性，拓寬了試驗機的應用范圍。哈工大的宋寶玉等人7研究的SY-型真空摩擦磨損試驗機，可以提供410-3Pa的壓力環(huán)境，速度在02800rmin范圍內可調，并且可以自動進行數據采集和處理。該機可以在真空、不同氣候環(huán)境、加熱及冷卻等多種條件下測定材料的摩擦性能。北方交大的徐雙滿等人8為了研究機車柴油機缸套-活塞環(huán)材料

6、的摩擦學性能研制一臺往復式銷塊摩擦磨損試驗機，該試驗機可以在一定范圍內實行載荷、速度、潤滑脂的單因素控制，但該試驗機磨損量的測量采用的是不連續(xù)的稱重法。以上這些摩擦試驗機多采用靜態(tài)選位法觀察試件，雖然簡單易行，但不能獲得摩擦過程的動態(tài)信息，更不能對磨損（摩擦）過程進行動態(tài)觀測及動態(tài)數據記錄。參考文獻：1, at al. Some aspects of abrasive wear at elevated temperaturesJ.Wear. 1985,):7791. 2Tischer A. Construction of a new tester for elevated temperatur

7、es and First Result of Sliding Abrasion Test.）,Wear .1989.25(2):729-734.3邢建東等，含碳量對20%de Cr合金氧化和高溫磨損性能的影響J.機械工程學報，2002，28(6):31-37.4楊學軍，趙浩峰，趙昕月，高溫銷盤磨損試驗機的研制J.太原理工大學學報，2005，36(4):477-499.5李霞，許志慶，楊勇，高速摩擦磨損試驗臺的總體設計J.中國儀器儀，2003, 10（3）：22-33.6崔周平，宋期，MT-1型真空摩擦磨損試驗機的研制J.固體潤滑，2000，10（1）：61-62.7宋寶玉，吉樂，張峰等，SY-

8、1型摩擦磨損試驗機的研制J.潤滑與密封，2004,1,61-64.8楊雙滿，往復式摩擦磨損試驗機的研制J.機車車輛工藝，2007，6,22-24.1.2 摩擦磨損實驗的目的摩擦磨損試驗的目的是為了對摩擦磨損現象及其本質進行研究，正確的評價各種因素對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。摩擦磨損試驗研究的內容非常廣泛，如討論摩擦、磨損個潤滑機理以及影響摩擦、磨損的諸因素，對新的耐磨、減摩及摩擦材料和潤滑劑進行評定等。由于摩擦磨損現象十分復雜，摩擦磨損條件不同，試驗方法和裝置種類繁多，如何準確地獲取摩擦磨損過程中的參數變化成為一個十分重要的研究課題。為了探索和驗證機械工程

9、中摩擦磨損問題的機理以及有關影響因素，在摩擦學研究中展開摩擦磨損測試技術和數據分析研究具有非常重要的作用。1.3 發(fā)展趨勢 隨著現代科學技術的進步，摩擦磨損測試技術呈快速發(fā)展之勢，摩擦磨損試驗機呈一下發(fā)展趨勢：1、以高性能的電機系統取代機械變速系統目前，高性能的電機系統已經比較成熟，調速比可以達到一比幾百、幾千甚至更高。利用這種系統既可以實現轉動，也可以實現擺動和直線運動。由高性能電機直接驅動主軸，不僅能使機械結構大大簡化，而且還能降低試驗機的摩擦損耗，提高整機的壽命和可靠性。但高性能電機系統價格比較昂貴。在摩擦磨損試驗機上應用微型計算機微型計算機的價格低廉，操作簡單，性能穩(wěn)定，不僅可以取代以

10、往的二次儀表對試驗機進行控制，而且還可以對測試參數進行自動采集和數據處理，因而能使試驗機的功能大大加強。改進測試手段提高穩(wěn)定性，提高測試精度提高試驗機的穩(wěn)定性，以使試驗結果具有更好的重復性和再現性1.4 摩擦磨損試驗機測控技術及其發(fā)展摩擦磨損測試技術的發(fā)展與測試技術和測量儀器儀表的發(fā)展密不可分。在現代儀器儀表高度自動化和信息管理現代化的過程中，大量涌現出以計算機為核心的信息處理與控制相結合的實用系統，同時由于計算機網絡技術和通信技術的迅猛發(fā)展，控制網絡技術已成為自動化測控領域的發(fā)展熱點。這些技術的出現與發(fā)展有力的促進了摩擦磨損試驗技術和智能化摩擦磨損試驗機的發(fā)展。傳統的摩擦磨損試驗機的測試原理

11、是基于傳統的測試系統理論，測試方法采用不連續(xù)測定法，如試驗前后稱量試樣的重量，測定體積變化等等，即使采用了一定的測試設備，如模擬技術的記錄儀等，但測量儀器多采用基于系統抗干擾性能較差，摩擦磨損測試往往不能體現摩擦學的系統性和時變性，其測量結果也無法反映極短周期內發(fā)生的變化（例如動靜摩擦系數過渡變化、擦傷、咬死等）。電氣調速方面多采用基于大功率晶體管、晶匣管和大功率整流技術甚至直流發(fā)電機-直流電動機技術的直流調速系統。邏輯控制部分，最初采用按鈕和開關進行手動控制，后來出現了繼電器、接觸器及其控制系統，用于控制試驗機的啟動、停止和有級變速，由于這種控制裝置結構簡單、直觀易懂、維護方便、價格低廉，所

12、以在摩擦磨損試驗機控制上得以廣泛應用，但控制系統難以改變控制程序，由機械觸點實現開、關控制，觸點容易出現松動和電磨損，可靠性較低。隨著摩擦學研究的不斷深入，對摩擦磨損試驗機的要求也越來越高。人們根據摩擦磨損的特點制造了具有通用意義的摩擦磨損試驗機，用來研究不同狀態(tài)下摩擦磨損過程中的速度、溫度、摩擦力、摩擦系數、磨損量等參數的變化，根據參數的變化判斷實驗材料、潤滑劑等性能。隨著計算機的普及，出現了利用計算機輔助摩擦磨損試驗機的試驗機，這種試驗機多采用“傳感器信號調理數據采集卡軟件”這樣一種基于模數采集卡的基本形式。來著傳感器的微弱信號經過后面配接的信號調理電路的放大和預慮后輸出標準的模擬電壓或電

13、流信號，經過輸導線送入計算機中的數據采集卡采樣、A/D轉換后，存儲于計算機中進行運算分析與處理，以適當的形式輸出、顯示或記錄測量結果。但由于試驗機的拖動設備電動機和交流變頻調速設備一般為交流強電設備，易產生強大的內部干擾，同時工業(yè)環(huán)境、供電系統也會帶來各種外部干擾，雖可采用各種軟硬件抗干擾措施在一定程度上抑制這些干擾，但這些干擾扔會使以模擬形式傳輸的信號產生不穩(wěn)定的非正常波動，甚至會引起較大的跳躍，影響摩擦學測量結果的準確性和可靠性，同時這種形式的試驗系統，信號經過多次轉換，會帶來一定的轉換誤差。但由于模擬信號傳輸速度快，采用這種形式的摩擦磨損試驗機在速度要求極高的場合，往往是必須的選擇。電氣

14、調速方面由于脈寬調制技術和矢量控制技術的發(fā)展及其在交流調速系統中的應用，以交流異步電動機為對象和以交流變頻調速器為控制器的交流調速系統得到廣泛的應用。邏輯控制方面出現了以微處理器為核心的可編程控制器。自動控制理論與計算機技術的結合產生了計算機控制技術，計算機在工業(yè)領域正成為不可缺少和不可替代的強有力的控制工具。由于計算機控制系統的應用，許多傳統的控制結構和方法被替代，信息利用率大大提高，從繁重的試驗工作中解放出來，可以實現人工最少參與的情況下，按預先編制好的測試程序，完成摩擦磨損測試、分析處理、顯示或輸出結果。系統一旦正常工作，各種操作一般都可以系統自動完成，可以完成長時間定時或不間斷測試。1

15、.5 小結本設計主要是對往復式摩擦磨損實驗臺進行機械結構部分的設計及二維圖的繪畫。所設計的實驗機滿足下面的性能要求:試樣的尺寸：504。選用小功率、可連續(xù)工作及速度可調的電機?？蓪崿F對試樣的摩擦系數進行測試，摩擦磨損時間可控。 摩擦磨損試驗機的影響因素進行摩擦磨損實驗的目的是模擬實際的摩擦系統，在實驗室再現摩擦磨損現象及規(guī)律，以便通過選定參數的測量所示的工作運轉變量，潤滑變量和氣氛變量等對特定摩擦磨損元素的影響。因此摩擦磨損試驗機的設計就是要依據這種目的和既定的具體任務要求。2.1 試驗條件的影響(1) 運動形式的影響運動形式與試驗機的摩擦副結構有關，二者都是由所要模擬的摩擦副決定的，試驗機的

16、摩擦副結構和運動形式均可通過添加附件面而加以改變。例如，美國FAEX公司的多功能試樣測試機在添加附件以后，就可以形成一個平面、四球、液體侵蝕、針一盤和滾動四球等多種摩擦副形式。試驗機上摩擦副的最基本運動形式一般有以下4種，即滑動、滾動、自旋和沖擊。在試驗機上，對運動形式都有明確的規(guī)定，但對運動的位置精度卻要求不高，因此這方面可以忽略。 負荷的影響 負荷是摩擦磨損試驗機的一個重要參數，其在試驗過程中一般應保持穩(wěn)定。試驗機對負荷的要求精度很高，在國內試驗機負荷示值的相對誤差為11%要求滿足負荷精度要求，就必須考慮在試驗機上減小加載系統的摩擦阻力。目前摩擦磨損試驗機比較常用的加載方式有機械式、液壓式

17、、和電磁式三種。其中機械式加載又可以分為杠桿加載、彈簧加載和重物直接加載或以上三種加載形式的組合，杠桿加載和重物加載系統結構簡單，載荷穩(wěn)定，不存在負荷保持的問題，加載精度高，但當摩擦副運動不穩(wěn)定時卻會引起振動和沖擊；彈簧加載產生的振動較小，但是，彈簧加載精度不高，難于實現負荷精度調整。液壓式加載包括動壓加載和靜壓加載兩種，但液壓加載很難保持負荷穩(wěn)定。電磁加載易于實現負荷的自動控制，但其是弱點是控制的成分較高，而且在已有摩擦磨損試驗機上使用還比較少。 滑動速度的影響滑動速度的大小對摩擦磨損往往具有關鍵性的意義。因而也是摩擦磨損實驗的一個重要參數。往復式可以分為兩種分別為擺動式和往復直線式。在試驗

18、機上即可以采用機械式方式(如凸輪機構和曲柄搖桿機構等）實現擺動，也可以由電機（如伺服電機和步進電機)來實現擺動。往復直線運動通常是用曲柄滑塊等往復直線運動機構來實現。試驗機的速度大小一般都要求可調，所能采用的方式有級調速和無極調速兩種。無極調速可通過兩種方式來實現：一種是機械式無極調速（如摩擦輪和差動輪系），但其調速范圍不大，另一種是使用無極調速電機進行，這種方式的調速范圍很大，如直流伺服電機的調速范圍可達12000人r/min（下限還可以更低）。當采用電機無極調速時，一般要求速度穩(wěn)定，因而常采用速度控制環(huán)節(jié)實現速度的閉環(huán)控制。（4) 試驗時間的影響試驗時間一般是依據具體情況而定，大多數試驗機

19、沒有配備定時裝置。要在試驗機上實現時間的控制，可以采用定時器控制動力源，也有的是根據摩擦力或摩擦力矩的極限值來控制停機。這種控制方法是對試驗機也起著過載保護作用。2.2 測量參數的影響試驗負荷的影響試驗機一般都要對試驗負荷進行測量，所采用的測量方式往往隨加載方式的不同而不同。機械式杠桿一瑪法加載可以直接根據砝碼得到負荷值，機械式彈簧加載可以根據游標顯示的彈簧變形確定負荷值，液壓加載可以通過加載油缸的壓力換算得到負荷值。然而，不論在哪種加載方式下。都可以利用負荷傳感器直接測量到負荷值。復合傳感器應當安裝在盡量靠近摩擦副的位置上，以避免或減小導向部分摩擦力引起的測量誤差。 摩擦力摩擦系數的影響在試

20、驗機上，摩擦力或摩擦力矩和摩擦系數一般只測一項。例如，在已知負荷p的情況下，只要測出摩擦力F，就可以根據公式求出摩擦系數的數值。這可以利用微機或者數字電路實現運算處理。測量摩擦力常用的方法一般有兩種，機測量作用在驅動軸上的扭矩，或者是借助于彈性元件測定作用在固定件上的力。在采用第二種測量方法測量摩擦力時，由于固定件在沿摩擦力方向自由運動時必然要傳遞法向力，所以當其安裝在滾動軸承之類的低摩擦裝置上，以使附加的摩擦力盡可能的減小，從而保證摩擦力的測量精度。摩擦扭矩可以采用扭矩傳感器進行測量，其安裝位置既可以作用在運動軸上，也可以是在固定軸上。當把扭矩傳感器安裝在運動軸上時，需要確保傳感器的信號輸出

21、良好。在試驗機上，通常是將摩擦扭矩換成拉力或者壓力進行測量。 速度的影響在有些試驗機上還要求對速度進行測量，可以采用的測速裝置有測速發(fā)電機和光電傳感器等。記錄轉數最長用的是機械式計數器。 (4) 磨損量的影響磨損量是磨損試驗機中都要測量的一個參數。目前，磨損量的再線檢測尚有困難，以往都是將試件取下再測量磨痕或者稱量失重而得之?，F在，有人采用電測量法或光柵對摩擦副在磨損過程中的相對位移進行測量，以此實現磨損量的在線檢測。 重復性和再現性摩擦磨損試驗機能否給出重復性和再現性都比較好的試驗結果，取決于每次試驗用的試桿和試驗環(huán)境條件（包括儀器的工作狀態(tài)）是否都能保持一致。西德公司的srv型標準化激動式

22、摩擦磨損測試機之所以能夠給說較好的重復性和再現性的試驗結果，就是因為它的關鍵部位一震動系統和力監(jiān)測系統的工作狀態(tài)非常穩(wěn)定。為了使試驗條件穩(wěn)定，同時還需要測試系統穩(wěn)定，應能準確地測出工況參數，以便于調整。此外，合理的摩擦副接觸形式也是取得較好的重復性和再現性實驗結果的重要因素之一。一般說來，點接觸比面接觸受外界的影響較小，因而在相同條件下，點線接觸有利于再現摩擦副的接觸狀態(tài)。第3章 摩擦磨損試驗臺結構設計的相關計算3.1 往復式摩擦磨損試驗臺的工作原理 主動齒輪1通過聯軸器，減速器與驅動機相連進行動力輸入，當從動齒輪2轉動時，連桿3帶動齒條4水平運動，此時齒條四便帶動齒輪6運動，齒條的水平運動由

23、軸承5支撐控制。由于齒輪2，連桿3，齒條4與機架構成四桿機構，故存在極為夾角，故齒條存在急回運動。圖1往復運動偏心齒條齒輪的復合機構簡圖 結構組成1主動齒輪、2從動齒輪、3連桿、4齒條、5滾動軸承、6齒輪組成。 條件輸出齒輪6的扭矩為20KN.m。3.2 傳動的計算 （1）輸出齒輪扭矩T=20KN.m,模數m=14，查齒輪設計計算手冊齒數z=18，其分度圓直徑D=252mm，齒條受水平方向的力 F=T/(D/2)=158.73KN 經計算得連桿在齒輪最大最小與水平方向夾角為9.05和49.21。 可計算連桿（二力桿） 最大力Fmax=Fxcos9.05=156.754KN 最小力Fmin=Fx

24、cos49.21=103.696KN 在齒輪2上的兩個極限位置上的水平分力為 =cos9.05=154.802KN =Fmincos49.21=67.743KN 連桿與齒輪2連接處的直徑為d=690mm，故可算出齒輪的最大扭矩 齒輪1（主動齒）與齒輪2傳動比為19:62。則可知齒輪1 的扭矩為16.37KN.m。 根據查表得知，齒輪間的傳動效率為0.96。 最終算的通過減速器傳給齒輪1的扭矩為17.76KN.m。 由公式，可得齒輪1 的功率為=24kw 齒輪2的功率為=23.3kw。齒輪6的功率為8.4kw （2）齒條長度不得小于790mm，為了保證齒條在極限位置不與齒輪2接觸發(fā)生碰撞?？紤]齒

25、輪2與齒輪6的水平距離。擬定齒條長1200mm，擬定齒條行程為790mm。 （3）齒輪2與齒輪6 水平距離1550mm。四桿機構中曲柄長345mm。連桿長1150mm。連桿設計成方形桿。材料選45號鋼。 由得出方形連桿邊長a=21mm （4）根據輸出齒輪1所需的功率選定電動機型號，查機械設計簡明手冊電動機選200L1型，功率30kw，轉速1000r/min.。減速器比1000/13=77。故選擇ZXY型（低速級）3.3 要零部件的分析和校核3.31 電機和減速器的選擇及其主要參數 電機的選擇,根據主動齒輪1所需的功率24kw，選定電機為Y2系列三相異步電動機Y2200L12型號。減速器選擇，根

26、據減速比1000/13=77。確定減速器類型為ZSY型齒輪減速器。3.32 齒輪1和齒輪2 的分析和校核 因傳動尺寸無嚴格要求。故小齒輪用40Cr，調質處理，硬度241-386HB，平均取260HB，大齒用45鋼，調質處理，硬度229HB-286HB，平均取240HB。 齒輪1和齒輪2 嚙合，初步定為模數14.傳動比i=3.25。 傳動功率為p=24kw 查機械設計圖12.17c得接觸疲勞極限=710MPa，=580MPa初步計算的許用接觸應力 EMBED Equation.KSEE3 * MERGEFORMAT =0.9710=639MPa， =0.9580=522MPa 齒輪1轉速為=13

27、（r/min) 齒輪2轉速為=4(r/min) 齒輪1齒數=19，齒寬=145 齒輪2齒數=62，齒輪=130mm 使用系數查機械設計表12.9得=1.5 動載系數查,機械設計圖12.9得=1.2 EMBED Equation.KSEE3 * MERGEFORMAT =1.66 =0.88 齒向載荷分布系數由機械設計表12.11得 =A+B2+c=1.353 載荷系數K=3.14接觸壽命系數由機械設計圖12.18得 EMBED Equation.KSEE3 * MERGEFORMAT =1.18，=1.25. 許用接觸應力=798Mpa =690MPa 驗算= =189.8 =417.56MP

28、a 計算結果表明，接觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸無需調整。 分度圓直徑：d=14=266mm，d=14=868 3.33 同步帶的傳送和計算 1、設計功率由機械設計手冊22.1-50查的，是同步帶 傳動的工作情況系數， 2、選定帶型和節(jié)距 根據和轉速，由機械設計手冊圖22.1-12確定為 XH型，節(jié)距mm 3、小帶輪齒數根據帶型XH和帶輪轉速，由機械設計手冊表22.1-5查的小帶輪的最小齒數=24 此處取=25 4、小帶輪節(jié)圓直徑 由表22.1-56查的外徑 5、大帶輪齒數 6、大帶輪節(jié)圓直徑 7、帶速 9.25m/s 8、初定軸間距 取 9、帶長及其齒數 = =1908mm 由機械設計手冊表

29、22.1-47查的應選用帶長代號為770的XH型的同步帶，其節(jié)線長，節(jié)線長上的齒數。 10、實際軸間距a 此結構的軸間距可調整 11、小帶輪嚙合齒數 11 12、基本額定功率 由機械設計手冊表22.1-53查的 =36.28KW 13 、所需帶寬 由機械設計手冊表22.1-52查的XH =101.6mm，=1 99.6 mm 由表22.1-48查的，應選帶寬代號為770的XH型號 14、帶輪結構和尺寸 小帶輪： 大帶輪： 3.34 主軸計算：主軸1的最小直徑計算：主軸的材料為40，查機械設計手冊得25，,16則155mm主軸2的最小直徑：226.7.取250mm 3.35 軸的強度校核 軸1按

30、扭轉強度條件計算，公式如下; 已知 則23.67，則符合要求。 軸2按扭轉強度條件計算，已知。公式如下： =17.80mm，則符合要求。3.36 主軸上鍵的強度校核 根據主軸的設計，鍵所在軸1的直徑為155mm，查機械設計手冊（摘自GB/T1096-2003）選取鍵的尺寸為，普通平鍵連接的強度條件為：，式中d是軸的直徑，l是鍵的工作長度，h是鍵的高度則，故鍵1的強度滿足要求。，故鍵2的強度滿足要求。3.37 摩擦銷的結構設計適合摩擦磨損試驗測試儀的測試球尺寸有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膬葟綂A持器。夾持器為中空結構，后面有螺紋，只需將測試球

31、從夾具的后端放入并用配套的零件旋緊即可。3.38 試樣夾持器的設計用螺栓將試樣夾持器固定在齒條上，使之隨齒條一起做往復運動。在試樣夾持器的下面加上一墊片，直徑大小和試樣夾持器相當，但厚度可調，裝卸方便，是這個夾持器更加通用化。 磨損量的測量4.1 常用的磨損量的測量方法機械零件的磨損量通常用磨損件的質量，體積減少量或者磨去厚度來表示。磨損質量和磨損體積是整個磨損件表面質量和體積減少量的總和，而磨損厚度能夠反映磨損沿表面的分布情況。常用的磨損量測量方法如下：1 稱量法通常利用天平稱出磨損前后的試件質量的變化，因此也叫失重法。對所用天平的精密度要求取決于磨損量的數量級。由于測量范圍的限制，稱量法僅

32、適用于較小的試件。2 測量法使用千分尺、測長儀和萬能工具顯微鏡等測量試件在實驗前后磨損表面的法向尺寸的變化或者磨損表面與某基準面距離的變化。3 表面輪廓或粗糙度法用表面輪廓儀可以直接測量磨損前后表面輪廓的變化來確定磨損量，即磨損厚度不超過表面粗糙峰高度的磨損。它實際反映了磨損表面的微觀變化，也可以直接從其粗糙度等級的變化，特別是磨損前后加工痕跡的減少來判斷磨損的程度。表面輪廓法可以記錄表面輪廓在磨損過程中的變化和磨損分布，但是輪廓法測量手續(xù)復雜，被測零件的形狀和尺寸受量程范圍限制。4 壓痕或切槽法人為的在摩擦表面上壓痕或者切槽作為測量基準，用基準尺寸沿深度變化的規(guī)律度量磨損厚度。如果在摩擦表面

33、上不同部位布置基準，還可以測量磨損表面的分布。但這種方法對試樣表面有損害，不利于研究摩擦磨損過程中表層組織結構的變化。5 沉淀法或化學分析法沉淀法是將潤滑油中所含的磨屑經過過濾或者沉淀分離出來，再由稱重法測量磨屑質量。也可以采用定量化學分析的方法測量潤滑油中所含磨屑的組成和質量，這不僅可以測量各種元素的質量，還可以根據材料使用情況來判斷磨損的部位。4.2 摩擦系數測試部分如圖作用在試件的載荷上（正壓力)P由法碼重力產生，作用在摩擦副間的摩擦力為F，若兩個試件間的摩擦系數為，則有。故只需要預先確定砝碼的重力，在測出傳感器受力大小，即可計算出摩擦系數 P正壓力 磨頭 下試件 F摩擦力 正壓力由人工

34、根據需要通過法碼施加，是一個穩(wěn)定值。摩擦力是兩個相對運動產生的，是一個變化值，可通過測量求得。小結摩擦磨損試驗機是進行摩擦磨損試驗的有效設備，廣泛運用于對各種高速刀具的摩擦磨損性能進行測試和評價，是高速切削和新型刀具材料研制和應用的必要設備。因此本文對往復式摩擦磨損試驗機的原理和結構進行介紹，給出了試驗機的基本參數，并對試驗機的機械結構部分進行了相關設計和計算，為試驗機的設計和實際制作提供了一定的依據和參考。該設計在滿足設計要求的前提下，力求結構簡單，制造成本低廉，沒有一味的追求高精度，適合進行實際的生產。設計中采用了較為簡單的方法實現了相同的功能。該設計只是針對摩擦磨損試驗機的機械結構部分進

35、行了相關的設計計算和仿真，而電氣控制系統和檢測系統還需要進一步的補充。通過老師的講解和查閱資料讓我有了初步的認識。在畢業(yè)設計中期階段主要是完成自己部分機構和零件的設計。在翻閱書本的過程中，此過程的應用到了我在大三時所學的機械設計和互換性等課程。從前我對機械的認識很是膚淺，只是會做一些課程設計。卻沒有把整個機械課程聯系起來，其實各個專業(yè)課都是有相互聯系的，而這些基礎課也不容忽視，它們是我們完成設計的基礎，更是進一步在機械領域發(fā)展的前提。在CAD圖形繪制過程中，我用到了機械制圖這門課程。同時，我也掌握了一門畫圖軟件。此次畢業(yè)設計真是讓我收獲頗豐，不僅讓我對專業(yè)課有了新的認識而且得到了許多書本上沒有

36、的東西。我一直在思考的問題，如何學好我的專業(yè)，并將它自如的應用到以后的工作中，似乎在本次畢業(yè)設計中有了答案。致謝大學四年學習時光已經接近尾聲，在此我想對我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學們表達我由衷的謝意。感謝我的家人對我大學四年學習的默默支持；感謝我的母校太原理工大學給了我在大學四年深造的機會，讓我能繼續(xù)學習和提高；感謝老師和同學們四年來的關心和鼓勵。老師們課堂上的激情洋溢，課堂下的諄諄教誨；同學們在學習中的認真熱情，生活上的熱心主動，所有這些都讓我的四年充滿了感動。 這次畢業(yè)論文設計我得到了很多老師和同學的幫助，其中我的論文指導老師宋金鵬老師對我的關心和支持尤為重要。每次遇到難題，

37、我最先做的就是向老師尋求幫助，而老師每次不管忙或閑，總會抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導。這幾個月以來，老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想給我以無微不至的關懷，在此謹向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。感謝在整個畢業(yè)設計期間和我密切合作的同學，和曾經在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?，在此，我再一次真誠地向幫助過我的老師和同學表示感謝！ 參考文獻1 張嗣偉.摩擦學的進展與展望J.摩擦學學報，2004，1:44-45. 對摩擦學近10多年來在

38、潤滑與潤滑劑和摩擦與磨損這兩個方面的進展作了綜合介紹與評述，指出最引人注目的是采用掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡和超薄膜干涉儀等先進儀器設備對邊界潤滑和邊界膜進行原位研究，以及納米摩擦學、陶瓷摩擦學、空間摩擦學、核反應系統摩擦學、微觀摩擦學和表面工程等的發(fā)展與各種新型摩擦學材料的開發(fā)。同時，還對本世紀末和下世紀初摩擦學的發(fā)展前景作了展望，認為在摩擦學設計、新的摩擦學系統、特殊的摩擦學材料、新的表面技術和用于極端工況或特殊工況下的潤滑劑等方面都將取得新的進展，并且結合國內實際，提出了加速我國摩擦學學科發(fā)展和推動我國摩擦學工業(yè)應用的建議。2陳海燕，王成國.分形理論及其在摩擦學研究中的應用J.材料導報

39、，2002，12:10-11.介紹了分形的概念以及分形維數的計算方法,重點討論了分形理論在摩擦學研究,如摩擦表面分析、摩擦磨損問題研究和滑動摩擦溫度分布的分形模型等方面的應用。 更多還原3陳國安，葛世榮，王軍祥.分析理論在摩擦學研究中的應用J.摩擦學學報，2008，5（2）：15-18.采用尺度獨立的分形參數可使粗糙表面和磨屑形貌的表征簡單明了，并使表征具有唯一性，易于識別；基于分形參數所建立的摩擦學研究模型的預測結果可望不受測量儀器分辨率和取樣長度的影響，因而比傳統的基于統計分析的模型更為合理和有效綜述了分形幾何在粗糙表面的表征、接觸、磨損預測和摩擦溫度分布以及磨屑定量分析等方面的應用現狀和

40、發(fā)展，指出了用分形理論研究摩擦學問題時應注意的著重點4戴振東，薛群基，王珉.試論摩擦學研究中的科學方法問題J.南京航天航空大學報，2008，12:55-58.摩擦學是工程先導性的學科高度交叉綜合的前沿研究領域，是尚未成熟和最具活力的學科之一，它具有用戶要求多樣的特點。近年來的大量實驗結果對摩擦學理論產生了巨大的沖擊。為迎接挑戰(zhàn)并更好地指導工業(yè)設計，須重新探討摩擦學的研究方法，表征量的選擇及其思想方法。作者認為在繼續(xù)開展摩擦學實驗研究的同時，須大力推進理論研究，非平衡態(tài)熱力學可做為該研究的基礎，熵可用作為表征量。研究中應特別重視過程非線性、可逆性和混沌性，并積極探討摩擦自組織結構的形成條件及其工

41、業(yè)應用的可能。 更多還原5謝友柏，摩擦學的三個公理J. 摩擦學學報 ，2003，3:15-16.討論了摩擦學發(fā)展中存在的問題 .指出作為一門非常重要的應用基礎學科 ,摩擦學在繼承摩擦、磨損和潤滑幾千年來積累起來的理論成果和應用成果的基礎上 ,沒有建立與摩擦、磨損和潤滑相比有所發(fā)展且與自身的定義和性質相適應并可以支持自身獨立發(fā)展的理論體系和方法體系 .提出摩擦學中存在 3個基本公理 :即第一公理摩擦學行為是系統依賴的 ;第二公理摩擦學元素的特性是時間依賴的 ;第三公理摩擦學行為是多個學科行為之間強耦合的結果 .由這些公理可以推導出一系列定理和相應的系 .同時還討論了用系統的狀態(tài)方程和輸出方程描述

42、含有摩擦副的系統的特性的方法 ,并給出了應用舉例 6桂長林，沈健.摩擦磨損試驗機設計的基礎 .固體潤滑J，2000，1:5-8. 本講介紹采用設計方法學的方法對摩擦磨損試驗機設計進行研究的結果,建立了摩擦磨損試驗機的要求明細表,功能結構圖、設計模幅箱和方案評價目標樹。根據本講所闡述的方法,既可使摩擦磨損試驗機的設計程序和方案評價建立在一套比較科學的和行之有效的方法上,又能作為建立摩擦磨損試驗機CAD(計算機輔助設計)系統的基礎。7桂長林，沈健 .更多還原摩擦磨損試驗機設計的基礎.固體潤滑，2000，1:9-10.本講提出了一種按摩擦系統的結構和摩擦副的相對運動形式對摩擦磨損試驗機進行分類的新方

43、法(這種分類法將摩擦磨損試驗機分為五大類),闡述了摩擦磨損試驗的目的和摩擦磨損試驗機為實現此目的所應有的基本系統,分析了基本系統中各組成單元的每個要素在摩擦磨損試驗機中的特殊性,最后還就摩擦磨損試驗機的發(fā)展方向作了簡要的探討。 更多還原8桂長林，沈健.摩擦磨損試驗機設計的基礎.固體潤滑，2000,1;12-15.將設計方法學的一般方法應用于摩擦磨損試驗機的設計,這對確定設計方案是科學的和行之有效的。本講通過一個設計實例說明了設計方法學在摩擦磨損試驗機設計中的具體應用問題,并以舉例的形式詳細地介紹了在方案設計階段的各個主要工作步驟的實施方法,即建立要求明細表-功能分析-建立設計模幅箱-方案選擇-

44、方案評價。其中,關鍵的是進行功能分析、建立設計模幅箱和方案評價。9周楓，邱憲波，袁景淇.摩擦磨損試驗機試驗數據處理系統的設計.測控技術，2004，4;14-16.介紹了在LabVIEW開發(fā)平臺下 ,摩擦磨損試驗機數據處理系統的設計方法 ,實現了試驗數據的實時采集、歷史曲線繪制和試驗報告自動生成等功能。10李建芳，楊世強，沈璟.往復摩擦磨損試驗機測試系統的設計J.潤滑與密封2008，10:36-39.設計了一種可用于模擬和檢測車輛減振器中導向套-活塞桿摩擦副動態(tài)摩擦學特性的往復摩擦磨損試驗機測試系統。在分析減振器往復運動的結構和功能的基礎上給出了往復摩擦磨損試驗機測試系統的總體模型,建立了往復運

45、動的數學模型。使用結果表明,該測試系統可實時檢測和處理載荷、速度、溫度、摩擦力以及摩擦因數等參數信息,并以表格或圖像曲線形式顯示,有利于對試驗材料的摩擦學特性變化作出實時、客觀、量化的評估。11劉毅斌，王毅.更多還原摩擦磨損試驗機在線檢測系統J.儀器標準化與測量， 2004，6:17-19.現代摩擦學的試驗研究對摩擦磨損試驗機的測量系統提出了更高的要求。本文介紹了自行設計的強電流摩擦磨損試驗機及其實時在線檢測系統,主要包括試驗中各參量信號的獲取,A/D轉換,以及對測量數據誤差的軟件處理方法。 更多還原12劉永平，龔俊，辛舟，侯運豐.往復式摩擦磨損試驗機及其計算機控制系統設計.儀器儀表學報，20

46、10 ,8:55-58.針對不同固體材料在不同條件下的摩擦磨損實驗要求,開發(fā)設計了一種往復式摩擦磨損試驗機,通過測量實驗中產生的摩擦力、摩擦系數和磨損量的變化來研究材料的摩擦磨損性能。為提高測試系統的精確性和實時性,將計算機輔助測試系統應用到摩擦學試驗當中,通過數據采集系統和測試軟件系統完成摩擦磨損數據的實時動態(tài)測試,從根本上改變了傳統摩擦磨損試驗機的缺點。通過對聚四氟乙烯材料的摩擦磨損性能進行實驗,證明該試驗機性能穩(wěn)定,測試系統準確可靠。13 , 2008, 9:743-756. Computer-based testing is an effective teachers tool, in

47、tended to optimize course goals and assessment techniques in a comparatively short time. However, this is accomplished only if we deal with high-quality tests. It is strange, but despite the 100-year history of Testing Theory (see, Anastasi, A., Urbina, S. (1997).Psychological testing. Upper Saddle

48、River, NJ: Prentice-Hall) there still exist some misconceptions. Modern wide-spread systems for computer based course management and testing reveal a set of problems corresponding to certain features of testing methods. This article is devoted to some omissions typical to several course management s

49、ystems (e.g., Moodle and Blackboard). These omissions and the ways of avoiding them are shown in a simple test intended to verify student knowledge. We suggest a special test description language dedicated to drawing your attention to the mathematical aspects of test quality. The language can also b

50、e realized in computer software. We provide an example of such software in this article.14, , Design and Control Implementation of AC Electric PowerSteeringSystem Test BenchJ, . 2012.9 :10061011Using AC motor is an important development trend of electric power steering system, and in this paper, we

51、proposed a design of AC electric power steering system test bench. The paper introduced the bench structure, working principle and main components selection first, and then given the implementation scheme of test benchs three functions: simulation of the road resistance, power assistant control and

52、data acquisition. The test results showed the feasibility of the test bench. 15, , , , , , Method for friction estimation in reciprocating wear tests. .2010(5).6:999-1003A method is described by which the coefficient of friction was determined using a linear reciprocating wear testing machine with s

53、pherical metal indenters articulating on flat UHMWPE samples and deionized and distilled water lubrication. A characteristic periodic pattern in the friction behaviour was observed. The coefficient of friction was computed by calculating the average of 30 points about the midpoint between reversals

54、and using the average of three cycles. Variability between tests was equivalent to that obtained between stations but was considerably higher than that obtained between cycles. The coefficient of friction could reliably be estimated using this method with a standard deviation of 0.005. 16. , Investi

55、gation of friction on hard homogeneous coatings during reciprocating tests at micro-Newton normal forcesJ.wear.2009:1066-1069Adhesion is an important surface phenomenon that controls many physical events in nature and technology. The use of miniature devices like comb drives, and contact MEMS is sti

56、ll limited mostly due to adhesive interactions of free standing structures and friction, respectively. Moreover, adhesion is an important friction mechanism at low normal forces. In this study, the interplay between surface roughness and adhesion force was studied and consequently their influence on

57、 the friction force at low normal forces in the range of Ns was experimentally investigated. Friction studies were carried out through a series of bi-directional sliding tests on commonly used engineering surfaces like silicon wafer, TiN, and DLC coatings using a high precision modular microtribomet

58、er in a ball-on-plane configuration. This study illustrates how friction operates between rough multiasperity contacts under contact stresses below 125 MPa. Force volume imaging was performed using an AFM on surfaces with different surface roughness. For rough surfaces, a large fluctuation in the lo

59、cal adhesion force was observed instead of an overall decrease in adhesion as reported in the literature. As the normal force decreases, the influence of the adhesion component on friction increases resulting in a high coefficient of friction especially on silicon and DLC surfaces. Hydrogenated DLC

60、surfaces can exhibit low friction only when the surface is rough. On the other hand, TiN coatings are less sensitive to changes in surface roughness, and exhibit a practically constant coefficient of friction due to a low adhesive component. The adhesion component of normal force could be estimated