高速滚动轴承试验机设计开题报告_第1页
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毕业设计(论文)开题报告姓名张涛专业机械设计制造及其自动化开题日期2020.3.25题目高速滚动轴承试验机设计题目类型理论研究( ) 实验研究( ) 应用研究()生产实践( )工程设计( ) 软件开发( ) 调查研究( )其他 ( )一、毕业设计(论文)的研究目的及意义设计目的:本次课题主要是关于高速滚动轴承(转速500015000rpm)设计一台整体结构紧凑,体积小,径向载荷0200kg,轴向载荷0100kg并且运动可靠,维修方便的轴承寿命试验机。除此之外,使自己在研究设计的同时能够复习强化本科期间所掌握的机械相关专业,并且能够进一步锻炼增强自己的实践动手能力,培养自己的研究设计自信心。通过本次毕业设计的整体训练使自己能够将所学知识运用到未来的实践操作中去。选题意义:通过对选题的分析以及相关知识的查阅,能够在老师的指导帮助下独立的完成整个毕业设计。在这个过程中,不断地加强自己的科研能力提升自己的自信心,熟练的将自己所学知识运用到实践中去,经过本次毕业设计的综合训练,让自己能够在未来更好的进行相关试验的研究操作。二、国内外研究现状及发展趋势1)国内检测技术的发展我国的轴承工业于二十世纪三十年代就开始有了发展,洛阳轴承研究所研究轴承寿命实验室的建立拉开了轴承实验的序幕。刚开始人们使用了各种不同的试验检测方法检测,尤其是依靠人手感觉检测的方法最为普遍。其实质就是通过靠个人对于轴承的温度的感觉以及轴承在机器中运转时所发出的声音进行判断轴承的好坏。轴承寿命实验之初只有十几台轴承常规寿命试验机,通过完全实验的方法,将一种型号二十套机器不停运转,直到二十套轴承全部发生疲劳失效为止。然后将得到的数据根据前苏联的方法进行处理,其中轴承寿命最短的第二个轴承疲劳寿命为代表寿命,而平均寿命是全部实验轴承的平均值,不是统计意义上的平均而是算术平均值。二十世纪七十年代关于轴承寿命实验数据的处理方法有了新的突破,采用了统计学的方法,通过利用Weibull分布方法进行数据的处理。而第一个以“滚动轴承疲劳寿命的截尾实验和寿命分布参数的估计方法”为课题的研究由洛阳轴承研究所负责完成。二十世纪八十年代时,关于滚动轴承系统的可靠性和寿命计算方法、滚动轴承序贯实验及其数据处理方法有了新的突破研究,这一新的突破对于轴承性寿命与可靠性的检测工作起了一定的推进作用。后来随着科学技术的不断发展,我国通过结合先进的传感器技术与电子技术采用电测法检测轴承的震动情况,这种检测技术系统由拾振器和测振仪两部分组成。据了解,目前这种轴承检测技术仍然在继续使用,并且应用很广泛。然而在近些年来,轴承寿命检测行业也同时引进了PC计算机技术,其主要是利用PC机的自动控制功能,促使更复杂的动作也能在检测设备中得以实现。2)国内试验机的发展回顾我国的轴承寿命实验相对于外国公司起步的时间较晚,规模也不大。起初我国轴承寿命实验设备是通过从前苏联引进的ZS型试验机进行寿命实验测试,但是这种机器存在着许多缺陷,它的加载系统稳定性差,测试的方法不够先进,而且也没有自动监控装置,各种数据的采取全靠人工完成。这种测试大大影响了最终结果的准确性,也增加了工人的劳动强度。后来逐渐地我国的一些生产企业开始了生产常规寿命试验机及配合军工轴承实验的特殊性能试验机。二十世纪八十年代,我国研发了一系列的轴承寿命试验机。同时,随着杭州轴承试验研究中心和上海通用轴承有限公司引进了几台美国的轴承寿命试验机,我国的轴承行业的试验机开始了进入了更新换代的时期。一直到二十世纪九十年代,我国的杭州试验研究中心通过借鉴国外的先进经验,研制出了新一代自动控制滚动轴承疲劳寿命强化试验机。慢慢的我国的轴承试验机类型逐步开始扩大,其中常规轴承寿命试验机试验轴承内径为2180mm,最大的径向实验载荷可达500kN,最大的轴向试验载荷可达300kN,试验转速可达到160048000r/min。我国研制的轴承寿命疲劳试验机的种类多且数目大,而且大多数都采用的是传统的机电控制方法来控制试验机,但传统的试验机难免会存在一定的缺陷有待改进。洛阳轴承研究所开发了一系列适用于汽车轴承的各种模拟试验机,航天航空轴承试验机。杭州轴承试验研究中心研制了ABLT强化试验机已成系列以及系列汽车轮毂轴承模拟试验机。其中ABLT系列滚动轴承疲劳寿命强化试验机已经具有完全自主产权的新型轴承寿命试验技术和发展。特别需要强调说明的是ABLT-1寿命强化试验机采用了许多先进的科学技术,如自动化控制技术,它使寿命试验机的操作方便,实验精度也有了很显著的提高。滚动轴承寿命及可靠性强化试验系统ABLT+FAST属于国内独创。到二十世纪九十年代中期以后,为了配合轴承新产品的研制,我国的许多中兴企业都逐渐添置了轴承寿命试验设备,还有一些检测机构也成立了自己的轴承寿命实验室。(下图为疲劳寿命试验机) 3)国外轴承试验技术发展回顾随着对于滚动轴承应用的不断深入,滚动轴承的疲劳寿命和可靠性作为轴承的最主要性能,引起了人们的广泛研究。早在二十世纪三十年代到二十世纪四十年代,Weibull分布于与载荷容量理论(L-P理论)就应运而生。美国就开始引用单因素环境模拟的试验与鉴定试验对一些产品开始了设计制造。二十世纪七十年代,则开始采用综合环境模拟可靠性试验、任务刨面试验和验收模拟试验。从那以后,这些实验方法便成为了检测产品可靠性的主要手段。但在这种模拟试验存在一定的缺陷的情况下,例如环境模拟耦合作用的复杂性、检测结果的误差性以及成本高等原因让它失去了一部分的优势。后来有了环境应力激发试验,与模拟试验不同,它是通过人工操作施加环境应力的方法,利用加速激发并清除产品存在的问题来提高轴承可靠性。这种方法的不断发展经历了高温、温度循环和冲击到现在公认的高温变率的温度循环和宽带随即振动阶段。随着轴承实验技术的不断发展,人们尝试着用标准的形式使这一技术得到更好的发展,但这种想法与模拟试验想法十分雷同,因此存在着许多的缺陷,因此通过这种标准试验来规范试验的方法不能实现。现如今我们对于滚动轴承的寿命检测,主要是通过故障物理学以及疲劳失效来对轴承进行研究,然后对所出现的问题进行根治以达到提高轴承寿命的目的。根据实践证明,这种方法可靠有效。外国公司前苏联、瑞典的SKF、日本的NSK、NTN、英国的RHP、奥地利的STEYR、美国的SKF和F&M公司都采用加大试验载荷的方法来达到快速试验的目的。据了解,日本和欧美等国家的深沟球轴承强化试验中所采用的试验载荷已经接近或超过额定载荷的一半。模拟实验方法虽然近些年来得到了广泛的重视,但是其存在的缺陷不容忽视。目前激发试验技术在国外有了一定的研究,但这种试验方法至今设计依旧不能达到完美状态。4)发展趋势滚动轴承是制造业中十分重要的基础部件,应用十分广泛,尤其是在机动行业备受青睐。但滚动轴承的质量一直以来都有很大的提升空间,因此对于轴承寿命的检测就显得尤为重要。在传统的高速滚动轴承寿命的实验中,实验时间长,成本高并且实验结果的精确性也有待进一步提高。与国外的轴承寿命检测技术相比,我国的水平仍然处于相对落后的阶段。通过查阅滚动轴承相关资料可知,对于不同产品和不同材料的轴承的研究,除了需要有一定的理论基础之外,也需要收集大量的实验数据进行分析与验证。为了顺应工业不断向前发展的潮流,我国通过结合先进的现代检测技术、自动化以及计算机技术研发设计了新一代的实验机器。就目前的技术水平来看,实验设备检测功能都相对单一,结果也存在一定的误差。因此,寻找更好的轴承失效检测方法,研发更加先进轴承寿命试验机已经成为轴承技术发展的迫切需求。三、主要研究内容1)高速滚动轴承寿命试验机结构整体设计;2)被测试轴承结构形式及性能参数的研究;3) 轴承试验机中驱动系统的设计;4)有关于高速滚动轴承寿命试验机加载系统的设计;5)高速滚动轴承寿命试验机中数据采集系统的设计;6) 高速滚动轴承寿命试验机关键部件及辅助部件的设计;三、研究方法、步骤1)查阅资料了解高速滚动轴承的相关性能;2)掌握高速滚动轴承疲劳寿命的失效形式;3)根据相关分析,给出高速滚动轴承疲劳寿命试验机的整体结构;4)对整体结构进行分析,通过替换不同的加载方式给出不同可行性方案;5)确定方案进行机械结构的设计;6)根据设计任务要求,选择驱动电机;7)确定传动形式,并设计其结构;8)根据可行性方案设计载荷的加载系统;9)根据需求选择符合要求的传感器;10)对需要校核的部分进行检测分析;11)撰写说明书。四、进度安排12周 毕业实习,搜集毕业课题资料,完成论文综述;35周 总体方案、结构草图设计;完成开题报告、实习报告;69周 结构设计、三维建模、装配图设计;10-12周 撰写说明书,零件工作图设计; 13周-15周 答辩。五、主要参考资料1 李国华,张永忠,机械故障诊断M,北京:化学工业出版社,1999.35-36;2 李兴林,滚动轴承材料进步及延寿技术J轴承,1995;3 苏保定,滚动轴承振动检测与智能诊断系统研究D辽宁:大连理工大学,2008;4 万一夔,王大承,康先民,滚动轴承疲劳寿命试验机综述;5 仇学青,张鑫,滚动轴承故障研究的国内现状及发展方

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