一种摩擦磨损试验机的机械机构设计

本科毕业设计 (论文 )开题报告 学生姓名 指导教师姓名 课题来源 自拟课题 课题性质 工程设计 课题名称 一种摩擦磨损试验机的机械机构设计 毕业设计的 采用文献分析法、文本细读法、比较法、综合分析法等方法，进行摩擦磨损试验机 的设计，试验机主要由动力系统、油箱、摩擦测试组件组成，其中，摩擦组件又由加载 组件及测力组件构成。 毕业设计的具体内容： 1、设计计算 a) 摩擦力测量机构理论计算分析 b) 各零部件尺寸估算 2、机械制图 a)图纸清晰，布局合理，符合设计标准，无重大错误； b) 制试验机装配图 0 号图 1 张 c) 绘制其它典型零件 纸，合 0 号图 3、翻译有关外文资料 a) 文章大意、作者观点基本正确，无重大语病 b) 专业术语翻译正确 内容和意义 4、按要求撰写毕业设计说明书（论文） 本课题研究的意义： 本 课 题 对 摩 擦 磨 损 试 验 机 进 行 了 设 计 ， 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。其意义如下： 1、为了弄清磨损机理以减少有害的磨损，各国学者对材料在常温下的各种磨损问 题均进行了大量的研究，摩擦磨损试验机是一种比不可少的工具。 2、促进控制和改善机械的摩擦磨损状况、提高使用寿命和工作可靠性，并促使其 研究不断的深入和发展，扩展该学科的研究领域和提高研究水平。 文献综述 随 着 机 械 行 业 的 发 展 ， 人 们 对 磨 擦危 害 的 认 识 有了 新的 提 高 。 在 工 业 生 产 中 ， 严 重 的摩 擦 会 引 起 工 作 零 部 件 的 磨 损 ， 从 而 影 响 到 工 件 的 性 能 以 及 使 用 寿 命 。 所 以 在 很 多 情 况 下 ，我 们 需 要 抑 制 并 且 减 小 摩 擦 ， 这 就 需 要 我 们 对 各 种 环 境 下 的 不 同 类 型 材 料 的 摩 擦 性能进行研究。 为 了 弄 清 摩 擦原 理 减 少 有 害 的 磨 擦 ， 各 国 学 者 对 材 料 在 常 温 下 的 各 种 磨 擦 问 题 进 行 了大 量 研究 ， 但 对 高 温 下 的 磨 擦 问 题 至 今 研 究 较 少 ， 这 和 高 温 摩 擦 磨 损 试 验 装 置 的 缺 乏 不 无关 系 。 自 1910 年 第 一 台 磨 料 磨 损 试 验 机 问 世 ， 到 1975 年 美 国 润 滑 工 程 师 学 会 编 著 的摩擦磨损装置中所公布的不同类型的摩擦磨损试验机已达上百种，但大部分都是 常温磨损试验机 1。近几十年来，摩擦磨损试验机和试验方法虽然有了较大的发展，但 大 多 还是 由 企 业 和 研 究 工 作 者 根 据 工 作 需 要 和 实 际 工 况 自 行 设 计 制 造的 ， 如 高 温 磨 料 磨 损 试 验 机 ，适 合 高 分 子 及 其 复 合 材 料 试 验 用 的 高 温 摩 擦 磨 损 试 验 机等 。 只 有 少 数 试 验 机 是 由 专 门 的 试验 机 厂 或 仪 器 制 造 公 司 制 造 和 供 应 的 ， 而 且 这 些 试 验 机 大 都 结 构 复杂 ， 价 格较贵，这说明了磨损问题的复杂性和进行实验室磨损试验研究的困难所在。 摩 擦 磨 损 试 验 的 目 的 是 为 了 对 摩 擦 磨 损 现 象 及 其 本 质 进 行 研究 ， 正 确 地 评 价 各 种 因 素对摩擦磨损性能的影响，从而确定符合使用要求的摩擦副元件的最优参数。 2摩擦磨 损 试验 机 是 进 行 高 温 高 速 摩 擦 磨 损 试 验 的 有 效 设 备 ， 广 泛 运 用 于 对 各 种 高 速 刀 具 的 高 温 摩擦磨损性能进行测试和评价，是高速切削和新型刀具材料研制开发和应用的必备设 备 。 该 设备 是 高 速 加 工 和 刀 具 材 料 研 究 方 向 研 究 工 作 急 需 的 基 础 设 备 ， 该 设 备 可 以 扩 展 该学科的研究领域和提高研究水平。 目 前 ， 按 照摩 擦 系 统 的 结 构 和 摩 擦 副 的 相 对 运 动 形 式 可 以将 摩 擦 磨 损 试 验 机分 为 五 大类。 3这种分类方法突出摩擦元素的特点和对试验的特殊功能要求，从而便于采用设 计 方 法 学 原 理 对 试 验 机 进 行 设 计 。 这 五 大 类 分 别是 固 体 固 体 摩 擦 磨 损 试 验 机 、 固 体 固 体 加 磨 粒 （ 或 固 体 磨粒 ） 的 试 验 机 、 固 体 液 体 加 磨 粒 （ 或 固 体 液 体 ） 的 试 验机 、 固体气体加磨粒的试验机、可控载荷、可控气氛、高温或低温摩擦磨损试验机。 4 第一类固体固体摩擦磨损试验机。这类试验机又分为 5 小类 5，即单向滑动，往 复运动、旋 转 滑动（含滚滑 ） ，冲击和微 动 摩擦磨损试验机（根据需 要 可以在摩擦元 素 间加 或 不 加 润 滑 剂 ） 。 6每 一 小 类 试 验 机 的 摩 擦 副 形 式 又 有 很 多 种 ， 因 而 它 们 也 各 含 有 许多种试验机。可以认为，大部分摩擦磨损试验机都属于这一大类，它们可以重现粘着 磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损和摩擦化学磨损。从设计的角度来看，这一大类试验机 体现了摩擦磨损试验机的基本结构特点。 第二类固体固体加磨粒（或固体磨粒）的试验机，统称为磨粒磨损试验机。 7 根据试件的磨损特性和运动特性又可以将其分为三小类，即三体、二体和动载。 8与第 一 类试 验 机 相比 ， 三 体 磨 粒 磨 损 试 验 机 的 不 同 点 是 要 在 摩 擦 副 的 摩 擦 面 上 加 磨 粒 。 固 定 磨粒磨损试 验 机的摩擦副一方是固定磨 粒 （一般都采用砂布盘 ） ，另一方则 可 设计成 各 种形式，其特例是研究单个磨粒磨损的试验机。在这一类试验机中，摩擦副多为销 文献综述 式或销 了防止偏磨，销最好能够自旋，但是摩擦路迹一般不重复。自由磨粒 磨损试验机可以设计成试件运动、磨粒运动和试件与磨粒同时运动的三种形式。 第三类固体液体加磨粒（或固体液体）的试验机，其特殊功能是使含磨粒（或 不含磨粒）的液体冲刷固体表面，因而关键是要形成有一定流速的液流。 9利用泵、势 能 和 离 心 力 均 可 达 到 这 种 目 的 。 从 相 对 运 动 的 原 理 出 发 ， 也 可 以 让 试 件 相 对 于 液 体 运 动 。 液流和试件形成的冲击角是一个重要参数 ,通常要求可调。 第 四 类 固 体 气 体 加 磨 粒 的 试 验机 ， 其 功 能 是 使 含 磨 粒 的 气 流 去 冲 刷 固 体 表 面 。 作 为这 类 试 验 机 的 特 例 是 单 颗 磨 粒 冲 击 装 置 。 对 于 这 类 试 验 机 来说 ， 磨 粒 向 试 件 的 冲 击 角 也是一个重要参数，同样要求可调。 第 五 类 除 了 以 上 所 述 之 外 的 特 殊 摩擦 磨 损 试 验 机 。 10可 控 载 荷 、 可 控 气 氛 、 高 温 或 低温 摩 擦 磨 损 试 验 机 均 可 归 入 此类 。 其 中 ， 可 控 载 荷 指 的 是 在 摩 擦 过 程 中 摩 擦 元 素 所 受 的 载荷 是 变 化的 。 可 控 气 氛 摩 擦 磨 损 试 验 机 的 特 殊 要 求 是 抽 真 空 、 通 入 或 不 通 入 特 种 气 体 和 控制 或 不 控 制 湿 度等 。 密 封 问 题 对 其 十 分 重 要 。 非 接 触 式 传 动 力 传 动 在 这 类 试 验 机 上 可以 得 到 充 分 的 应 用 。 高 温 或 低 温 摩 擦 磨 损 试 验 机 要 求 产 生 高 温 或 低温 ， 因 而 需 要考虑高温隔热和低温防护，其选材也要能够满足高温或低温的要求。 本次设计主要研究固体液体加磨粒（或固体液体）的试验机，这种摩擦磨损实 验机效果较好，该设计在满足设计要求的前提下，力求结构简单，制造成本低廉，没有 一味地追求高精度，适合进行实际的生产。 参考文献： 1武文忠，郝建东，苏俊义 北京：试验技术与试验机， 2002， 42（ 1， 2） ， 15 17 2桂 长 林 ， 沈 健 磨 损 试 验 机 设 计的 基 础 ： 1 磨损 试 验 机 的 分类 和 特 点 分析 。 合 肥 ： 固 体 润滑 10（ 1） ， 48 55 3桂长林，沈健 摩擦磨损试验机设计方法的研究。合 肥 ： 固 体 润 滑。1990， 10（ 2） ， 120 136 4杨 学 军 ， 赵 浩峰 ， 赵 昕 月 销 盘 磨 损 试验 机 的 研 制 ： 太 原理 工 大 学 学 报 ， 2005， 36（ 4） ， 477 479 5李霞，许志庆，杨永 北京：中国仪器仪表， 2003 6桑可正，金志浩。 2000 型盘销式摩擦磨损试验机的改装 械科学与技 术 。 3） ， 470 471， 474 7何国仁，曾汉民，杨桂成 北京：北京：试验技术与试验 机 31（ 5） ， 11 16 8王斌，蔡兴旺 北京：农机化研究。2003， 10， 118 119 9冯辛安 北京：机械工业出版社。 2004 年 1 月 10成大先 行本）机械传动 学工业出版社 1 月 研究内容 该设计在满足设计要求的前提下，力求结构简单，制造成本低廉，设计中采用了较 为简单的方法实现了相同的功能，采用文献分析法、文本细读法、比较法、综合分析法 等方法，进行的设计，试验机主要由动力系统、油箱、摩擦测试组件组成，其中，摩擦 组 件 又 由 加 载 组 件 及 测 力 组 件 构成 。 对摩 擦 磨 损 试 验机 进 行 结 构 设 计 及 关 键 零 部 件 进 行 校核。 1. 摩擦试验机结构运动及原理分析 2. 动力系统设计：包括摩擦副运动形式、载荷预估、动力传输 3. 摩擦测试组件设计：包括加载组件及测力组件 4. 传动轴的设计及应用 5. 箱体设计及零部件的校核 研究计划 研究周期与时间安排 毕业设计起止日期： 一周 第十五周） 第 1 周 (收集资料，学习有关书籍文献。 第 2 周 (搜 集 设 计 过 程 中所 要 遵 照 的 有 关 国 家标 准 并 进 行 学 习 ， 提 出 初 步设计所采用的方案； 第 3 周 (成开题报告及外文材料翻译； 第 4 周 (成试验机的三维草图设计及摩擦系数的计算； 第 5 周 (成装配图草图设计； 第 6 周 (行各零部件设计，进行机械制图工作 第 7 周 (业设计中期检查 第 8 周 (行 制零件图 第 9 周 (成零件图绘制，同期准备论文的撰写 第 10 周 (成装配图、零件图的绘制 第 11 周 (交论文初稿 第 12 周 (改论文并定稿 第 13 周 (文评审及答辩资格确定 第