磨料磨損試驗機設(shè)計【畢業(yè)論文答辯資料】

需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 磨料磨損試驗機的設(shè)計 摘 要 目前磨料磨損試驗機的品種繁多，也有不少人在研究新型的試驗機。在國內(nèi)的相關(guān)研究中則廣泛使用的試驗機有滾子式磨損試驗機、四球式磨料磨損試驗機、往復(fù)式磨料磨損試驗機、磨損試驗機、盤銷式磨料磨損試驗機等。磨料磨損試驗的目的是為了對磨損現(xiàn)象及其本質(zhì)進(jìn)行研究，正確地評價各種因素對磨料磨損性能的影響，從而確定符合使用要求的摩擦副元件的最優(yōu)參數(shù)。 我所設(shè)計的是磨料磨損的 試驗機 。是用電機帶動帶輪為驅(qū)動，利用帶式傳動使整臺設(shè)備運轉(zhuǎn)。這種試驗機 是進(jìn)行 磨料 磨損的有效設(shè)備，廣泛運用于對各種高速刀具的磨 損性能進(jìn)行測試和評價，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)備可以擴展 該 學(xué)科的研究領(lǐng)域和提高研究水平 。是綜合各種試驗機的一種先進(jìn)的設(shè)備。 關(guān)鍵詞： 磨損 ； 試驗機 ； 高溫 ；高速 he of a of in of of In is in a is on is a of on of of is at a Is by a is of of is of is of of is of be to of Is a is a of 要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 目 錄 摘 要 . 1 1 引言 . 1 計的目的和意義 . 1 究現(xiàn)狀 . 2 料磨損試驗機的發(fā)展趨勢 . 3 2 磨料磨損試驗機的總體設(shè)計 . 5 動方式 . 5 驗負(fù)荷的影響 . 6 3 運動的動力的計算 . 8 珠絲桿副的動力計算 . 8 桿強度和穩(wěn)定性的計算 . 9 杠的剛度 . 10 4 磨料磨損試驗機的結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)計算 . 12 驗機主要性能指標(biāo)的確定 . 12 機選擇 . 12 步帶傳動計算 . 13 軸計算 . 16 級傳動的設(shè)計 . 18 一級帶傳動計算 . 18 三級帶傳動 . 20 桿軸承的選擇 . 22 合器的選擇 . 23 5 磨料磨損試驗機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 24 體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 24 梁和支架的設(shè)計 . 24 擦輪的設(shè)計 . 25 6結(jié)論 . 27 參考文獻(xiàn) . 28 致 謝 . 29 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 1 1 引言 計的目的和意義 隨著冶金、礦山、電力以及工程機械等行業(yè)的發(fā)展，人們對磨損危害的認(rèn)識有了相當(dāng)?shù)奶岣?。為了弄清磨損機理以減少有害的磨損，各國學(xué)者對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，這和高溫磨損試驗裝置的缺乏不無關(guān)系。 1910 年第一臺磨料磨損試驗機即以問世， 1975 年美國潤滑工程師學(xué)會（ 著的 “ 磨料 磨損裝置 ” 一書中所公布的不同類型的磨損試驗機也有上百種，但其中大部分都是磨損試驗機。近幾十年來，磨損試驗機和 試驗方法雖然有了較大的發(fā)展，但這些試驗機大多還是由企業(yè)和研究工作者根據(jù)工作需要和實際工況自行設(shè)計制造的，適合高分子及其復(fù)合材料試驗用的磨損試驗機等。只有少數(shù)試驗機是由專門的試驗機廠或儀器制造公司制造和供應(yīng)的，而且這些試驗機大都結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較貴，這說明了磨損問題的復(fù)雜性和進(jìn)行實驗室磨損試驗研究的困難所在。 通常 ,把測定材料機械性能的儀器和設(shè)備稱為磨料磨損試驗機。但是，有些國家有時把測定材料物理性能（甚至化學(xué)性能）的儀器和設(shè)備也稱為磨損試驗機。 國外，在工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家中，對于試驗機的研制和生產(chǎn)，都是比較重 視的。這是因為，磨損試驗機作為一個基礎(chǔ)工業(yè)部門，對于工業(yè)生產(chǎn)和科研工作有直接的不容忽視的影響。實際上，對于工業(yè)生產(chǎn)和各種工程設(shè)計來說，磨料磨損試驗機是確保各種機器，車輛，船舶和結(jié)構(gòu)物的合理設(shè)計與安全運行的重要測試設(shè)備。因為，為了既經(jīng)濟又安全可靠地從事各種工程設(shè)計，必須根據(jù)材料的機械性能選取合適的材料。否則，可能造成浪費，或者導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重的事故。而要獲得準(zhǔn)確的材料機械性能數(shù)據(jù)，只有使用材料試驗機。 在工業(yè)生產(chǎn)中，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，常常需要對各種材料和零部件或整機進(jìn)行檢定和測試。許多重要性的熱處理零部件，如軋鋼 機的鋼輥，機器的主軸和汽車的連桿等，都要百分之百的進(jìn)行硬度檢定。 在冶金工業(yè)生產(chǎn)中，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，也提出了許多新問題。例如現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，需要一些具有特殊性能的，能在高溫，低溫，高壓，高速以及各種復(fù)雜條件下工作的材料，因此必須研制新型材料與合金。鋼鐵廠生的的鋼材，也需要隨時檢驗。顯而易見，所有這些研究和檢驗工作，離開材料試驗機是無法進(jìn)行的。 上述幾點，已足以說明磨損試驗機的發(fā)展對航空，冶金，機械，建筑和造船等工業(yè)部門，在合理設(shè)計工程結(jié)構(gòu)，節(jié)約材料，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改進(jìn)工藝和降低成本方面具有重要的意義 。 另外，由于磨料磨損試驗機所涉及到的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域比較廣泛，如高溫技術(shù)，低溫技術(shù)，真空技術(shù)，液壓技術(shù)，光學(xué)技術(shù)，電子技術(shù)和激光技術(shù)等，并且還應(yīng)用各種測試，記錄和顯示儀器，所以磨損試驗機的技術(shù)發(fā)展，往往取決于很多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的水平。 磨料磨損試驗的目的是為了對磨損現(xiàn)象及其本質(zhì)進(jìn)行研究，正確地評價各種因素對磨料磨損性能的影響，從而確定符合使用要求的摩擦副元件的最優(yōu)參數(shù)。磨料磨損試驗研究的內(nèi)容非常廣泛，如探討磨損和潤滑機理以及影響磨損的諸因素，對新的耐磨、減磨及摩擦材料和潤滑劑進(jìn)行評定等。由于磨損現(xiàn)象十分復(fù)雜，磨 損條件都各不相同不同，試驗方中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 2 法和裝置種類繁多，如何準(zhǔn)確地獲取磨料磨損過程中的參數(shù)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中磨損問題的機理以及有關(guān)影響因素，磨料 磨損試驗機是進(jìn)行磨損試驗的有效設(shè)備 。 究現(xiàn)狀 近些年來，隨著航空，冶金，造船，化工和機械工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平的迅速發(fā)展，對金屬材料試驗提出的要求也越來越高，許多產(chǎn)品的重要的零部件甚至整機，常常需要在各種復(fù)雜的情況下進(jìn)行模擬試驗。因此，在材料試驗機中不斷地采用了一些新技術(shù)，例如電液伺服系統(tǒng)，電子計算機等。所有這些新技術(shù)的應(yīng)用，不僅使磨 料磨損試驗機的性能在為提高，而且使磨損試驗機的結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生了很大的變化。 近來國外生產(chǎn)的一些特殊的磨損試驗機，由于應(yīng)用了一些新技術(shù)，試驗機的性能有所提高，應(yīng)用范圍也有所擴大。這種試驗機除了能做拉壓，彎，剪切等表態(tài)試驗外，還可以做蠕變和松弛試驗，有的還能做動態(tài)試驗，測定材料的疲勞極限。 國外生產(chǎn)的磨損試驗機和拉力試驗機，主要分為機械式，液壓式和電子式三種。近來電液伺服系統(tǒng)萬能試驗機后來居上。此外，有時又按其他特征分為高溫，低溫，大型，微型和自動試驗機等。 機械式磨料磨損試驗機的加荷機械和測力機械一般采用機械 傳動裝置。這種試驗機具有足夠的精度和穩(wěn)定性。但負(fù)荷能力受到一定限制，因測力機械的慣性較大，加荷速度受到一定限制。所以，國外一些主要生產(chǎn)廠已經(jīng)不再生產(chǎn)，有的僅放在次要的地位。 液壓磨損試驗機，應(yīng)用液壓傳動加荷。與機械萬能試驗機相比較，除負(fù)荷較大外，加荷平衡，加荷速度可自由調(diào)節(jié)。 近些年來，各國都在大力發(fā)展電子磨損試驗機與電子拉力試驗機。這是一種將電子技術(shù)應(yīng)用于試驗機負(fù)荷系統(tǒng)與變形系統(tǒng)中，精確地進(jìn)行測量和記錄的新型磨料磨損試驗機。 目前，世界只有美國、日本、瑞士等少數(shù)幾個國家有 磨料 磨損試驗機的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，而濟 南試金集團是國內(nèi)最早研制和生產(chǎn) 磨料 磨損試驗機的廠家。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，濟南試金集團開始研制 料磨損 試驗機，1965年研制成功并投入生產(chǎn)， 1966年又研制成功 種試驗機的研制成功標(biāo)志著我國已有了自行研制 磨料 磨損試驗機的能力 。在最近的幾年，涌現(xiàn)出了一批新興生產(chǎn)磨料磨損試驗機的企業(yè)，也有不少優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品面世。 磨料磨損試驗機 用于評定材料的 磨損 機理和測定材料的摩擦系數(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磨損試驗。該機采用 計算機控制系統(tǒng)，可實時顯示試驗力、摩擦力矩、摩擦系數(shù)、試驗時間等參數(shù)，并可記錄實驗過程中摩擦系數(shù) 時間曲線。滾動摩擦試驗?zāi)苷{(diào)節(jié)實現(xiàn)不同的滑差率；該產(chǎn)品所做結(jié)果符合 B/83塑料滑動摩擦系數(shù)試驗方法。由于該機功能多，結(jié)構(gòu)簡單可靠，使用方便，有多個標(biāo)準(zhǔn)試驗方法建立在該機型上，且在國外使用較多，所以在國內(nèi)研究領(lǐng)域也有非常廣泛的應(yīng)用。 美國 司是摩擦磨損測試儀器的專業(yè)制造商，具有 75年的歷史，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在石化、機械，軍 工等多個領(lǐng)域，目前有超過 300 臺四球機試驗機在各中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 3 個國家使用，已被各國政府部門和工業(yè)界廣泛的認(rèn)同， 司的很多儀器已成為磨損領(lǐng)域的測試標(biāo)準(zhǔn)，被收錄在 球法磨損試驗機設(shè)計有精密負(fù)載以便完成精確的磨損實驗，它是唯一通過多個實驗室循環(huán)實驗所得出的精度作為 法中的精度要求的儀器，到目前為止沒有其他的儀器展示這個精度，為了符合 要求，就一定要使用 球法磨損實驗測定儀。 試驗機的測試原理是： 平頭或圓形壓頭安放在被 測樣品上，用精確測定質(zhì)量的砝碼施加載荷 ； 針或球安裝在一支倔強系數(shù)很大的杠桿上，該杠桿被設(shè)計為無摩擦切向力傳感器 ； 當(dāng)盤式樣品旋轉(zhuǎn)時，壓頭和樣品間產(chǎn)生的摩擦力會使杠桿發(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，并由此計算摩擦力的具體數(shù)值 ；通過測量材料的損失體積可計算壓頭和樣品的磨損系數(shù)。 料磨損試驗機的發(fā)展趨勢 磨料磨損 試驗機是用來進(jìn) 行 性能指標(biāo)測定的設(shè)備，在各類材料的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗、生產(chǎn)過程質(zhì)量控制、材料科學(xué)研究和教學(xué)試驗中都需要應(yīng)用試驗機來進(jìn)行力學(xué)性能測試。而其中 的磨損 試驗機上的 拉伸、壓縮、彎曲、剪切等試驗尤為廣泛。我國 的磨損 試驗機為數(shù)眾多，遍布于全國各地，大部分不具備電測能力，以手動調(diào)整進(jìn)、回油閥的方式運行，試驗手段落后，有勞動量大和測試結(jié)果不準(zhǔn)確等缺點。若對其指示、記錄系統(tǒng)及控制系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改造，則可以充分地發(fā)揮設(shè)備的潛能，大大提高其技術(shù)性能及使用價值，更好地為材料研究、質(zhì)量控制和實驗教學(xué)服務(wù)。 本系統(tǒng)將先進(jìn)的虛擬儀器技術(shù)、傳感技術(shù)、測試技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合并應(yīng)用于靜態(tài)試驗機，來實現(xiàn)力學(xué)性能參數(shù)的自動檢測，其中試驗數(shù)據(jù)的實時采集、自動處理分析和試驗中的加載速率控制是本系統(tǒng) 研究的重點。 本系統(tǒng)在充分掌握大量試驗機的動態(tài)信息的基礎(chǔ)上，采用虛擬儀器技術(shù)，進(jìn)行了 磨損 試驗機數(shù)控化系統(tǒng)的硬件搭建及軟件設(shè)計。 傳統(tǒng)的磨料磨損試驗機是液壓動力的 , 這種試驗機存在一些不足之處。它通過油泵向油缸輸油加壓 , 由流量調(diào)節(jié)閥控制流量。油泵和測力油缸的液壓系統(tǒng)容易發(fā)生故障 , 不但影響試驗機的運行和試驗質(zhì)量 , 而且增加了維修工作量 ; 它的液壓夾具的鉗口座比較笨重 , 容易損壞 ; 采用擺錘測力計測量試驗力 ,擺錘的慣性大 , 對載荷的測量精度低 , 且量程范圍小。 電子磨料磨損試驗機的特點是能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)力、應(yīng)變、位 移的閉環(huán)控制 ; 試驗中無須選擇量程 , 可實行全過程自動控制 ; 裝卸夾具和附件方便 ; 軟件包功能強大 , 用戶通過 直接存儲數(shù)據(jù)、計算并輸入測試結(jié)果和打印試驗報告。計算機控制整個試驗過程 , 保證了試驗的質(zhì)量。 電子磨損試驗機是先進(jìn)的機械技術(shù)與現(xiàn)代的電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是充分發(fā)揮了機、電技術(shù)各自特長而設(shè)計成的大型精密測試儀器，它具有高科技特點，其設(shè)計方法是模塊化的。采用集散技術(shù)，有效地利用了微機功能對各種附件和功能單元進(jìn)行組合管理、控制、實現(xiàn)多種功能試驗。 電子磨料磨損試驗機由計算機控制系統(tǒng)進(jìn)行自動控制。 首先 , 通過計算機可完成試驗中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 4 階段的設(shè)置。對于金屬材料的常規(guī)拉伸試驗 , 通常劃分為三個階段 , 即彈性階段、屈服階段和強化階段。在三個試驗階段設(shè)置中 , 均要選擇速率控制類型和最大存儲頻率等主要參數(shù)值。同時 , 計算機可實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的存儲 , 并由計算軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 , 給出檢測結(jié)果 ,最后 , 完成試驗報告的打印。 機械式磨料磨損試驗機， 基于主機架采用門式結(jié)構(gòu)，使得造型勻稱美觀大方結(jié)構(gòu)簡單、成本低。尤其配以滾珠絲杠與同步齒型膠帶的傳動系統(tǒng)，使得整機運行平穩(wěn)，響應(yīng)快、噪聲低、效率高。對測量系統(tǒng)，微機可以對其進(jìn)行自動 調(diào)零，自動標(biāo)定、自動換檔，從而保證了測量系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，并大大地提高了工作效率。 通過對傳統(tǒng)磨損試驗機的分析 ,發(fā)現(xiàn)如下特點： （ 1）以高性能的電機系統(tǒng)取代機械變速系統(tǒng)：目前，高性能的電機系統(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)既可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，也可以實現(xiàn)擺動和直線運動。由高性能電機直接驅(qū)動主軸，不僅能使機械結(jié)構(gòu)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(tǒng)價格比較昂貴。 （ 2）在磨料磨損試驗機上應(yīng)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，不僅可以取代以往的二次儀表對試驗機進(jìn)行控制，而且還可以對測試參數(shù)進(jìn)行自動采集和數(shù)據(jù)處理，因而能使試驗機的功能大大加強。 （ 3）改進(jìn)測試手段。 （ 4）提高穩(wěn)定性、測試精度，以使試驗結(jié)果具有更好的重復(fù)性和再現(xiàn)性。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 5 2 磨料磨損試驗機的總體設(shè)計 動方式 機械式傳動方式優(yōu)點：易于實現(xiàn)自動控制，無污染。缺點：大力值難于實現(xiàn)，一般僅適用于小于 1000比上面兩種加載方式，由于本設(shè)計的規(guī)格為 100決定采用機械式加載方式。 磨料磨損試驗機的傳動方式有單絲杠式，雙絲杠 式，多絲杠式。單絲杠式難于保證精度（加載時，易偏離中心線），而多絲杠式結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，故采用單絲杠傳動方式，結(jié)構(gòu)相對簡單，能保證本試驗機對精度的要求。 本試驗機的傳動主要為螺旋傳動和同步帶傳動。同步齒形帶的傳動必須考慮帶的張緊，可通過調(diào)整其中一張緊輪的位置而達(dá)到張緊的目的。至于另兩級帶傳動，由于結(jié)構(gòu)的限制，可采用電機張緊方式張緊。螺旋傳動有蝸輪蝸桿傳動和滾珠絲杠副縣長的傳動。蝸輪蝸桿具有自鎖性能，在裝配時必須注意其旋轉(zhuǎn)方向。滾珠絲杠采用墊片式消隙和預(yù)緊方式，可通過調(diào)整預(yù)緊力來改變其松緊程度，以便使用權(quán)絲杠運轉(zhuǎn) 自如。 在考慮到成本等方面的因素，決定采用雙電機工作方式，因為如果采用單電機工作方式，單電機為飼服電機，其價格較高。而采用雙電機，其一為異步電機，其二為步進(jìn)電機，其造價較低且其結(jié)構(gòu)也不是很復(fù)雜。加載時，絲桿的轉(zhuǎn)速低，其運動速度慢，當(dāng)兩元件的距離較遠(yuǎn)時，如不采用快進(jìn)機構(gòu)則其效率較低。因此，當(dāng)快進(jìn)時，如不把步進(jìn)電機隔離，則步進(jìn)電機將被被動帶動轉(zhuǎn)動，且其轉(zhuǎn)達(dá)速進(jìn)十分高，易把步進(jìn)電機燒壞，因些在其上面加一分離機構(gòu)（離合器）。 磨料磨損試驗機所采用的絲杠為滾珠絲杠，滾珠絲杠必須考慮自鎖，其自鎖方式有多種，本系統(tǒng)中利用 蝸輪蝸桿（降速比較大）來實現(xiàn)其自鎖。 圖 2工作示意圖 螺紋聯(lián)接的防松，在沖擊，振動或變載荷的作用下，螺旋副的摩擦力可能減小或瞬間消失，重復(fù)后，就可能使用聯(lián)接松動，甚至松脫。因此必須采取防松措施。本試驗機中采用的防松措施為：雙螺母防松（即在螺母上再加一個螺母）和墊片防松。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 6 圖 2作示意圖 本試驗機使用的潤滑方式為脂潤滑。因此應(yīng)該根據(jù)實際情況定時加一定的潤滑脂，以保證機構(gòu)的運轉(zhuǎn)良好。軸承的預(yù)緊情況將直接影響其運轉(zhuǎn)性能。如過松，易使機構(gòu)失效，且易產(chǎn)生振動。如過緊，則又使機構(gòu)運轉(zhuǎn)不良。本試驗 機中多采用了焊接連接方式。因此，焊接的方法，質(zhì)量就直接影響試驗機的整機性能和壽命。 驗負(fù)荷的影響 （ 1）摩擦磨損試驗機一般都要對試驗負(fù)荷進(jìn)行測量，所采用的測量方式往往隨加載方式的不同而不同。機械式的杠桿一砧碼加載可以直接根據(jù)加載砝碼得到負(fù)荷值，機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，液壓加載可以通過加載油缸的壓力換算得到負(fù)荷值 (如 四球式磨損試驗機 )。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量誤差。 （ 2）摩擦力 (摩擦系數(shù) )的影響； 在試驗機上，摩擦力 (或摩擦力矩 )和摩擦系數(shù)一般只測一項。例如，在已知負(fù)荷 P 的情況下，只要測出摩擦力 F，就可以根據(jù)公式 u=F/P 求出摩擦系數(shù)的數(shù)值。這可以利用微機或數(shù)字電路實現(xiàn)運算處理。測量摩擦力常用的方法一般有兩種，即測量作用在驅(qū)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(dāng)將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地減小，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(jìn)行測量，其安裝位置既可以是在運動軸上，也可以是在固定軸上。當(dāng)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良好。在試驗機上，通常是將摩擦扭矩轉(zhuǎn)換成拉力或壓力對其進(jìn)行測量（見圖 2但要注意使轉(zhuǎn)換機構(gòu)造成的誤差不得超過允許值。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 7 圖 2摩擦扭矩轉(zhuǎn)化成拉力或壓力的測量 （ 3）速度的影響； 在有些試驗機上還要求對速度進(jìn)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(zhuǎn)數(shù)最常用的是機械式計數(shù)器。 （ 4）測溫方法的影響； 摩擦磨損試驗需要測定的溫度有環(huán)境溫度、潤滑劑溫度和摩擦副的摩擦面溫度，其中不易測量的是摩擦面溫度 (因為它不暴露在外面 )。在試驗機上常用的測溫方法有熱電偶法和紅外測溫法。用這兩種方法測得的摩擦面溫度都是近似值。這是因為熱電偶無法安裝在摩擦面上，而只能安裝在靠近摩擦面的位置上 ;而紅外測溫法則是因為只能測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，那就可以對測溫結(jié)果進(jìn)行修正，從而使測量誤差減小。為了消除或減少以上原因所產(chǎn)生的誤差，在實測時可以把實際試件之一 (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，然而這個信息不僅會受到由于潤滑劑的作用所產(chǎn)生的界面電動勢的影響，而且在多觸點的循環(huán)電流對它也有影響 此，在現(xiàn)有的試驗機上很少使用這種測溫方法。 （ 5）重復(fù)性和再現(xiàn)性； 摩擦磨損試驗機能否給出重復(fù)性和再現(xiàn)性都比較好的試驗結(jié)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 司的 是因為它的關(guān)鍵部件一振動系統(tǒng) 和力監(jiān)測系統(tǒng)的工作狀態(tài)非常穩(wěn)定。為了使試驗條件穩(wěn)定，就要從動力源和試驗機結(jié)構(gòu)上保證負(fù)荷及速度等 時還需要測試系統(tǒng)穩(wěn)定，應(yīng)能準(zhǔn)確地測出工礦參數(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)性試驗結(jié)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小，因而在相同條件下，點、線接觸有利于再現(xiàn)摩擦副的接觸狀態(tài)。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 8 3 運動的動力的計算 珠絲桿副的動力計算 消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方式，采用雙螺母 ,通過兩螺母間的軸向位置，以消除軸向間隙，并進(jìn)行預(yù)緊 ,提高傳動的定位精度，重復(fù)定位精度 及軸向剛度，預(yù)緊力一般為最大軸向載荷的 1/3。預(yù)緊方式采用墊片式。 滾珠絲杠的承載能力取決于其抗疲勞能力，故應(yīng)首先按壽命條件和額定動載荷選擇和校驗其基本參數(shù)。同時檢驗其載荷是否超過額定靜載荷（低速）。強度，剛度，穩(wěn)定性也需要進(jìn)行驗證。采用內(nèi)循環(huán)方式，墊片式消隙和預(yù)緊。預(yù)緊參數(shù) 雙圓弧，接觸角 45比值 / 滾道圓弧偏心距 ( / 2 ) s i r D 。 絲杠參數(shù) 公稱直徑 50程 10ho ，右旋，精度等級三級 鋼球直徑 5 . 9 5 3 ( 1 5 / 6 4 ) / m i 數(shù) j 13 0 . 5 2 5 . 9 5 3 0 . 5 2 3 . 0 9 6 217 滾珠螺旋傳動由于精度要求較高，比較復(fù)雜，所以一般均由專業(yè)廠生產(chǎn)。轉(zhuǎn)速很低時可僅按額定靜載荷確定或校核其尺寸 。 h F H K （ 3 工作壽命 ， 15000壽命系數(shù) 1/ 3( / 500)K 載荷系數(shù) ，動載荷硬度影響系數(shù)，K 短行程系數(shù)，.0轉(zhuǎn)速系數(shù) 1 / 3( 3 3 . 3 / ) 4 . 8n 工作轉(zhuǎn)速（ / ，加載時 n mm s ，則 n 0 . 0 5 6 0 0 . 3 / m i r計算h F H K 3 . 1 0 7 2 1 . 2 1 . 0 1 . 0 6 0 0 0 0 4 6 6 1 04 . 8 N （ 3 51500 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 9 桿強度和穩(wěn)定性的計算 1T（ /N 0 t a n ( ) / 2（ 3 T 當(dāng)量摩角，取T 17，0d 絲杠公稱直徑 0 50d 絲杠螺旋角 2 17 計算1T（ /N 0 t a n ( ) / 2（ 3 采用預(yù)緊，因此預(yù)緊產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也要計算，預(yù)緊力為最大軸向力的 1/3，則 2201 / 3 ( ) / 2 ( 1 ) 9 0 2 4 / d N m m （ 3 當(dāng)量應(yīng)力 2223224( ) ( )0 . 2（ 3 2d 絲杠螺紋底徑 2022sd d e r （ 3 5 0 2 0 . 0 8 4 2 3 . 0 9 6 計算 22234 1 2 0 0 0 0 1 4 3 4 3 6( ) ( )4 3 . 9 7 6 0 . 2 4 3 . 9 7 6 據(jù)強度條件 ，即絲杠滿足強度條件。 柔度計算 /r （ 3 長度系數(shù)， L 絲杠最大工作長度 1500L 2 / 4 4 3 . 9 7 6 4 1 0 . 9 9 4 0F 臨界載荷 計算 /r 0 . 7 1 5 0 0 / 1 0 . 9 9 4 9 5 . 5 220 / A（ 3 E 彈性模量 A 絲杠的危險截面面積 A 222 / 4 1 5 1 8 . 8 7d m m 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 10 計算 220 / A 339894N穩(wěn)定的合格條件 0 / 3 3 9 8 9 4 / 6 0 0 0 0 5 . 7絲杠符合穩(wěn)定性條件。 杠的剛度 軸向載荷產(chǎn)生的軸向變形量 : （ 3 絲杠的計算長度，指 作用處到固定支撐端的距離， 800iL 絲杠材料彈性模量， 52 1 0E A 絲杠的計算截面面積， 5 3WD m m ，直徑 0 50d 2 2 20( ) / 4 ( 5 0 5 . 9 5 3 ) / 4 1 5 2 4WA d D m m （ 3 計算51 2 0 0 0 0 8 0 0 0 . 3 0 42 . 0 7 1 0 1 5 2 4F 2 （ 3 絲杠的螺紋導(dǎo)程， 10hP 絲杠材料的切變模量， 0G 4 440 / 3 2 ( ) 3 6 9 5 4 3d D m m m m 計算2 =41 4 3 4 3 6 8 0 0 1 0 0 . 0 0 62 8 . 3 1 0 3 6 9 5 4 （ 3 3130 . 3 1 0 F （有預(yù)緊 / 鋼球直徑， 5 3WD m mZ 工作臺螺母中的鋼球數(shù)， 78Z 載荷分布不均勻系數(shù)，取 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 11 預(yù)緊力（ N），取m a x / 3 4 0 0 0 0 N由轉(zhuǎn)動變?yōu)橐苿?: ta n ( )T （ 3 絲杠的驅(qū)動功率 : 3109550 33143436 1 0 4 . 5 0 1 09 5 5 0 0 . 8 8 （ 3 滾珠絲杠累紋底徑2 4 3 6d m m。滾珠絲杠軸頸直徑1珠絲杠螺紋長度由結(jié)構(gòu)確定，滾珠螺母螺紋底徑20 2 2 5 6 . 0 2 4nD d e r m m ， 滾珠絲杠設(shè)計中應(yīng)該注意的一些問題： 為了保證定位精度，除考慮絲杠剛度外，還應(yīng)在結(jié)構(gòu)布軒上盡可能使用權(quán)螺母和絲杠同樣受拉或受壓，以使兩者軸向變形方向一致減少螺母與絲杠之間的導(dǎo)程式變形量之差。此外，滾珠螺旋傳動應(yīng)盡量避免隨徑向載荷，以免使絲杠彎曲，若絲杠上有齒輪等產(chǎn)生徑向載荷的元件，則應(yīng)使其盡可能靠近絲杠的徑向軸承處。另外，要盡量減少絲杠，螺母所受的傾覆力矩，力求部件移動阻力的合力通過絲杠軸線。由于本試驗機采用雙絲杠，其阻力通過兩絲杠中心線，這要靠定位安裝及加工的尺寸精度。 滾珠絲杠傳動反行程不能自鎖，為 了使用權(quán)螺旋傳動受軸向中力后不發(fā)生逆轉(zhuǎn)，在此試驗機中采用了輪蝸桿 62:1 的傳動比，這種傳動比的蝸輪蝸桿可以起到自鎖作用。 本試驗機是采用垂直安裝的滾珠絲杠傳動，容易發(fā)生螺母從絲杠螺紋上脫出而造成事故，因此，在設(shè)計時采用限位擋塊以保證安全運行。 為防止塵埃和污物進(jìn)入螺紋滾道，妨礙鋼球運轉(zhuǎn)的流暢性并且加速鋼球與滾道的磨損，設(shè)計中必須考慮防護設(shè)施與密封。此試驗機根據(jù)結(jié)構(gòu)特點采用防塵罩密封。由于轉(zhuǎn)速較慢，采用高壓的高粘度潤滑劑進(jìn)行脂潤滑。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 12 4 磨料磨損試驗機的結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)計算 驗機主要性能指標(biāo)的確定 機選擇 m a n 2 / 6 0 1 2 0 2