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往复式高温摩擦试验机的结构设计
摘 要
本文所讲述的摩擦试验机为往复式高温摩擦试验机,主要测量材料在高温往复运动状态下的摩擦磨损性能,本设计主要面向中小型企业。
根据往复式高温摩擦试验机设计的主要参数,确定出了试验机各结构的运动形式和方案。在驱动方式选取中采用电机驱动,往复结构则选择简单灵活的曲柄摇杆机构。电机通过联轴器带动转盘,从而实现连杆的旋转运动,连杆带动导杆通过导向装置实现直线往复运动;弹簧加载系统实现压力的输出,同时可以减小振动对测量的影响,并通过应变片进行压力的测量;加热装置中电阻丝产生试验所需的高温温度,通过热电偶进行温度的测量。接着对往复式高温摩擦试验机的各组成部件分别进行了设计。通过对各部件多种形式的选择比较,确定出了本试验机设计中要采用的形式,然后对其结构进行了全面而详尽的设计计算。
最后利用AutoCAD软件将往复式高温摩擦试验机的装配图及各部件零件图绘制出来。
关键词:结构设计;摩擦;试验机
THE STRUCTURAL DESIGN OF HIGH TEMPERATURE RECIPROCATING FRICTION TESTING MACHINE
Abstract
The text relate to the friction of the pilot machine is high temperature reciprocating friction testing machine. Main measure of material in high temperature condition that a reciprocating sports wear performance. Designed primarily for smes.
According to high temperature reciprocating the friction in designing the machines main argumentsfriction, Set out the test of the structure of sports exercises and programmes. Drive mode used motor drivers , Clearing structure has chosen a simple and flexible mechanism of the crank rockers .Through the crank rockers institutions to implement the exercise of the connecting rod, connecting rods in the report of the device package achieved by their line of sports, the spring load a system stress the realization of the output , at the same time can be reduced to measure the impact, and to measure gage pressure. Heating element realise a test of the high temperature, and use the thermocouple for temperature measuring.Then to reciprocating the friction in various parts of the machine.The parts of the multiple choice, identify out of the pilot machine designed to the form and structure of a comprehensive and detailed design calculations.
Finally, Autocad software will make use of a reciprocating the friction of the machine parts and components assembly drawing a map drawn.
KEY WORDS: Structural design;Friction; Testing machine
目 录
1绪论……………………………………………………………………1
1.1摩擦磨损概述………………………………………………………1
1.2摩擦磨损试验简介…………………………………………………2
1.2.1摩擦磨损实验的目的和意义…………………………………………………2
1.2.2 摩擦磨损试验的方法…………………………………………………………2
1.2.3 实际使用试验…………………………………………………………………3
1.2.4 磨损实验步骤…………………………………………………………………4
1.3摩擦试验机的发展简史……………………………………………4
1.4摩擦试验机的现状与发展趋势……………………………………6
1.5摩擦试验机的影响因素……………………………………………8
1.6往复式高温摩擦试验机的选题背景……………………………10
2往复式高温摩擦试验机的总体设计方案…………………………11
2.1往复式高温摩擦试验机的主要技术参数………………………11
2.2各结构的设计方案………………………………………………11
2.2.1 往复结构的选择……………………………………………………………11
2.2.2 往复结构的主要部件及运动………………………………………………12
2.2.3 驱动方式的选择……………………………………………………………12
2.2.4 加载机构的选择……………………………………………………………12
2.2.5 高温加热装置的选择………………………………………………………13
3往复结构的设计计算……………………………………………17
3.1往复结构的基本要求……………………………………………17
3.2设计计算及校核…………………………………………………17
3.2.1 电动机的选取………………………………………………………………17
3.2.2 联轴器的选择………………………………………………………………18
3.2.3 转盘的设计计算……………………………………………………………20
3.2.4 连杆的设计计算及校核……………………………………………………20
3.2.5 导杆的计算及校核…………………………………………………………22
3.2.6 键的选取计算及校核………………………………………………………23
3.2.7 导向装置端盖螺钉的计算…………………………………………………24
3.2.8 螺栓的设计计算及校核……………………………………………………26
4加载系统的设计计算…………………………………………28
4.1加载系统的基本要求……………………………………………28
4.2加载系统的基本计算……………………………………………29
4.2.1 弹簧的设计计算……………………………………………………………29
1. 绪 论
1.1摩擦磨损概述
摩擦学是一门实践性很强的应用科学,研究材料摩擦磨损行为一般需要借助摩擦磨损试验机,通过摩擦磨损试验测量摩擦副的摩擦磨损特性等一系列参数。
摩擦学是一门年轻而又古老的学科,是“研究相互接触、相对运动表面的科学、技术及相关的实践[1]”。摩擦磨损问题存在于人类物质活动的各个方面。在汽车、发电设备、冶金、铁道、宇航、电子和农机等各方面的机械都大量存在着摩擦学的问题。据估计,全世界约有1/2~l/3的能源以各种形式消耗在摩擦上,如果从摩擦学方面采取正确的措施,就可以大大节约能源消耗。磨损是机械零部件3种主要的失效形式之一,所导致的经济损失是巨大的,大约有80%的机械零件由于各种磨损导致失效[2]。特别是随着物质文明的进步和工业技术现代化的发展,机械设备的开发使用普遍趋于重载、高速、离效率化,如何控制和改善机械的摩擦磨损状温、提高其使用寿命和工作可靠性,已成为机械工业技术人员必须关注的问题,并促使其研究不断发展。1966年英国学者H.P.Jost发表了著名的学术报告一《润滑(摩擦学)、教育和研究》(Areporton the Present and lndustry Need),系统的阐述了“摩擦学(Tribology)”及其在国民经济中的重大意义并被人们普遍关注,也标志着摩擦学发展成为一门包括摩擦、磨损和润滑在内的跨学科的科学。
摩擦学是研究在摩擦与磨损过程中相对运动表面之间相互作用、变化及其有关的理论与实践的一门科学。摩擦磨损则是“两个接触表面之间的由于相对运动而发生的相互作用及物质运动的过程。”摩擦与磨损是自然界中能量守恒和物质守恒两大基本规律的重要环节,因为减少摩擦和磨损从本质上也就是节省能量和提高材料利用率的问题。在机器系统中,机器构件的运动是最基本和最重要的功能。机器构件之间的相对运动和接触作用是通过摩擦副来实现的,同时也在摩擦副两表面产生摩擦、磨损和润滑等物理现象。机器中任何一个摩擦副故障(摩擦学失效),都将导致机器相关部件或全部功能的失效。因此,摩擦副的摩擦磨损问题是摩擦学研究的基本问题和及其重大的课题,也是机器设计的关键技术之一。
摩擦学具有两个重要属性:(1)多学科性:摩擦学的研究涉及材料学、化学、机械学、测试技术、物理和力学等多个学科和领域,摩擦学的发展需要多学科的高度交叉、融合和支持;(2)实践性:摩擦学理论分析往往需要大量实验研究成果的支持,其应用更是直接服务于各种生产实践,因此,试验测试技术的开发研究对摩擦学学科的发展和工程实际问题的解决县有非常重要的作用,是一基础性工程。机械零件摩擦磨损问题的解决有赖于实验研究方法的进步及其测试技术的开发研究,也有赖于多学科的交叉和融合。















