毕业设计（论文）-微动摩擦试验机设计

学校代码：10184学校代码：10184学号：2144021680延边大学本科毕业设计说明书题目：题目：微动摩擦试验机设计学生姓名：学院：工学院专业：机械设计制造及其自动化班级：2014级指导教师：二〇一八年五月延边大学本科毕业设计说明书摘要微动摩擦的含义是指在工件间发生很小的相对位移所产生的摩擦。微动摩擦与常见摩擦一样，对生产生活有十分巨大的危害。比如，致使产生表面裂纹以及摩擦磨损加剧而使得零件更加容易损坏。尤其是在工业领域中造成的损坏已经十分巨大。因此，对于微动摩擦的研究，有十分重要的意义。微动摩擦方面的研究已经显得十分迫切，但是相关实验装备略有不足。这里描述了微动摩擦的概念，简要记录了摩擦试验机的设计过程以及设计数据。以摩擦学为基础，机械学科知识为理论依据，利用CAD、CATIA和ANSYS等软件对试验机的机械部分进行了设计以及优化分析。希望设计的微动摩擦试验机能够有效的改善当前微动摩擦研究不足的状况，或者给别的研究人员以一定的研究思路。本设计采用凸轮和三角结构来减少位移量，实现微动；采用上端加压的方式来实现改变载荷；具有一定的自动控制与反馈系统，可以方便地进行各种情况下的微动摩擦的实验以及环境模，并对方案的相关工件的夹具进行了设计。关键词：微动摩擦，试验机，加压，凸轮AbstractFrettingfrictionreferstothefrictionthatoccurswhenthereisverylittlemovementbetweenthecontactsurfaces.Frettingfriction,likecommonfriction,isagreathazard.Forexample,itleadstosurfacecracksandincreasedfrictionandwear,whichresultsinareductioninthelifeofparts.Inparticular,thedamagecausedintheindustrialfieldhasbeenenormous.Therefore,thestudyoffrettingfrictionhasveryimportantsignificance.Thestudyoffrettingfrictionhasbecomeveryurgent,buttherelevantexperimentalequipmentisalsoslightlyinadequate.Thisarticledescribestheconceptoffrettingfrictionandbrieflyanalyzesthedesignprocessanddesigndataofthefrettingfrictiontester.Basedontribologyandknowledgeofmechanicaldisciplines,themechanicalpartsofthetesterweredesignedandoptimizedusingsoftwaresuchasCAD,CATIAandANSYS.Itishopedthatthemicro-motionfrictiontestingmachinedesignedcaneffectivelyimprovethecurrentresearchsituationoffrettingfriction,orgiveotherresearchersacertainamountofresearchideas.Thisdesignadoptscamandtrianglestructuretoreducethedisplacementandachievemicro-motion;adoptstheupperendofthepressuretoachievethechangeofload;hasacertainautomaticcontrolandfeedbacksystem,whichcaneasilyperformthefrettingexperimentundervariousconditions.Aswellastheenvironmentalmodel,thefixturesoftherelatedpartsoftheprojectweredesigned.Keywords：Frettingfriction、TestingMachine、Pressurized、cam目录2683_WPSOffice_Level1引言 13234_WPSOffice_Level1第一章绪论 228887_WPSOffice_Level21.1摩擦学概述 216037_WPSOffice_Level21.2微动摩擦学基本概念 230375_WPSOffice_Level31.2.1微动摩擦的定义 230800_WPSOffice_Level31.2.2微动的分类 23189_WPSOffice_Level21.3试验机的发展现状 321180_WPSOffice_Level21.4本文的研究目的及工作 413605_WPSOffice_Level1第二章总体设计 55628_WPSOffice_Level22.1试验机的技术指标 54235_WPSOffice_Level22.2总体设计的内容及设计原则 518408_WPSOffice_Level22.3微位移系统设计 610164_WPSOffice_Level22.4加压系统设计 727381_WPSOffice_Level22.5夹具部分设计 810637_WPSOffice_Level22.5本章小结 97327_WPSOffice_Level1第三章设计计算 1014072_WPSOffice_Level23.1设计计算的几个方面 104340_WPSOffice_Level23.2锥齿轮的相关设计计算 1015573_WPSOffice_Level33.2.1选精度等级、材料及齿数 1011487_WPSOffice_Level33.2.2根据齿面接触疲劳强度计算 1024109_WPSOffice_Level33.2.3确定传动尺寸 1228850_WPSOffice_Level33.2.4校核齿根弯曲疲劳强度 121477_WPSOffice_Level33.2.5计算锥齿轮传动其它几何参数 1324791_WPSOffice_Level23.3高速轴设计计算 1515927_WPSOffice_Level23.4低速轴设计计算 1814232_WPSOffice_Level23.5带传动设计 229811_WPSOffice_Level33.5.1计算设计功率Pd 223370_WPSOffice_Level33.5.2选择带型 2228702_WPSOffice_Level33.5.3确定基准直径 2314799_WPSOffice_Level33.5.4确定基准长度、验算小轮包角 2329392_WPSOffice_Level33.5.5确定带的根数z 2412544_WPSOffice_Level33.5.6确定带轮的结构和尺寸 2430855_WPSOffice_Level33.5.7确定带的张紧装置 248866_WPSOffice_Level33.5.8计算压轴力 2419823_WPSOffice_Level1第四章工作装置设计 254128_WPSOffice_Level24.1箱体主要结构尺寸 2510568_WPSOffice_Level24.2键的选择 2525247_WPSOffice_Level24.3联轴器的选择 2530564_WPSOffice_Level24.4螺栓，螺母，螺钉的选择 2510302_WPSOffice_Level24.5销的选择 2630107_WPSOffice_Level24.6导轨滑块的选用 2624500_WPSOffice_Level24.7本章小结 2611162_WPSOffice_Level1总结 2921474_WPSOffice_Level1参考文献 3010256_WPSOffice_Level1谢辞 31引言此次毕业设计的目的是为了加深对于所学习的机械专业知识，提高学生自身机械设计的综合能力。此次毕业设计范围涉及机械所学知识的综合运用以及电机领域的参考知识。学习前人的实验成果，并进一步完善和创新。将众多重要部件通过自我钻研和查阅国内国外刊物设计出来，在研究前辈们设计结果时，一定加入自我创新，这对于自我知识的完善总结有很大的帮助，使自身加深对于机械所学知识的认识。通过关注国内外在微动摩擦试验机方面的相关知识进行探讨研究，在目前的情况下，虽然通过自我研究很艰难，但是通过这一过程一定会对于以后的机械领域的学习打下坚实基础，这个坚实基础对于自身来说是相当重要的。通过对机械原理以及机械设计、理论力学、材料力学等课程的多方面深层次的研究探讨，这对于机械领域的学习完善是相当重要的，并且对于我们国家工业生产业和制造业等多领域具有重大的意义。研究过程，其对于所学知识的要求很高，其所含有的知识份量业很重，所以必须要有很扎实的知识功底来创造一个美好的工业时代，能够实现对于节能、环保、减排等多方面的综合水平标准，为我们祖国的伟大复兴贡献积极的力量。第一章绪论1.1摩擦学概述摩擦学是一门发现物体表面的相互作用规律的学科，它不仅包括了摩擦、磨损，还包括了表面的润滑以及处理技术。而摩擦学的广泛性导致，尽管是十分微小的摩擦，其带来的损害也是非常巨大的。无论是能源上的消耗还是零部件的失效，或者是装备事故。在当前世界发展情况下，资源节约越来越成为国际性话题，而关于微动摩擦的研究也就被提上日程，并且越来越加以重视。从原始社会起，摩擦的发现与利用就已经变得十分普遍。但是到目前为止，人们依然没有完全认清起其原理。其发生机理，作用因素以及机制等方面都没有形成完整的体系。但是它的进一步研究却引起了一大批材料工程以及机械学科的革新。所以，对摩擦学的研究就被放在尤为重要的位置。很多的学习内容都包含着摩擦学的内容。而摩擦学的研究数据却又来自于无数的实验数据和广泛的生产实践。开展并加深对摩擦学的研究对于人类的发展以及生活生产需要具有重大的意义和指导工作。1.2微动摩擦学基本概念1.2.1微动摩擦的定义微动摩擦其相对位移量十分微小，不易察觉。然而其大量的存在于装置装备和生活生产工具中。正是其隐蔽性，微动摩擦导致的危害更加巨大且不易察觉。作为一种摩擦方式，微动摩擦和别的摩擦方式的产生条件相同：相对位移、一对接触表面、承受一定载荷。微动摩擦和别摩擦的不同点在于这里的相对运动非常的难以察觉。1.2.2微动的分类微动摩擦大概的可以简化为球和面的高级副模型。按照微动摩擦的运动方式我们可以将其大致分为四种类型：（1）切向摩擦；（2）径向摩擦；（3）滚动摩擦和（4）扭动摩擦。其运动具有隐蔽和复杂的性质。尽管四种摩擦都十分常见于微动摩擦，由于其研究困难重重。微动摩擦的磨损情况根据出现的磨伤状态分为大致三种：（1）微动磨损；（2）微动疲劳；（3）微动腐蚀。其造成的损坏有表面磨损和疲劳裂纹。

1.3试验机的发展现状使用微动摩擦试验机进行试验的主要目的是测量工件的摩擦系数，模拟工件的工作环境，以此来得到工件的工作状况。使用实验所得的数据较为准确。但是这样实验也有很多不足之处。比如，没有办法做到单一变量，对参数的测定比较困难，无法保证其精度，不具有普遍意义，试验周期长，成本较高。实验室实验更加接近理想化实际工况，但也具有其局限性。但是如果避开其局限性用来研究微动摩擦的摩擦情况，将会给微动摩擦实验带了很大的便捷。微动摩擦试验具有很多的方面，直到目前为止，关于这方面的标准不能够进行完全的统一。到现在为止，常见的的试验机被分为以下几种：表SEQ表\*ARABIC1常用微动摩擦试验机形式试验机形式优点缺点机械式电磁式电液伺服式结构简单、成本低频带宽、体积小实现循环、控制精度高精度差、自动化程度低振幅不高、激振力小体积大、易漏油、成本高微位移方面需要包含三个部分，即：微位移方面、检测方面和控制方面的装置。而微位移的实现方式可以使用机械传动、弹性变形和电磁等不同的产生方式。机械传动应用的比较多一点，形式可以十分多样，但是精度比较差，灵敏度低，传动具有很大的误差。因此不适用于巨大和特别短的微位移中。弹性变形的方式，容易产生摩擦以及震动，影响实验数据。而且弹性变形方式设计出来的微位移系统精度要求较高，难以维护。电磁式的微位移系统，容易发热且易产生震荡，灵敏度过高时十分不稳定。考虑到以上几点，以及对于实验室研究能力的判断以后，我们选择机械方式的微位移更加方便和现实。在此过程中，调查大量的微动摩擦试验机，发现现阶段的摩擦试验机对于自动控制方面十分不足。只有由微机控制，实现自动化以后才能更好的开展对于微动摩擦的实验。微动摩擦本来就是十分的难以察觉，而自动的传感和测量就可以将小的位移进行放大。由于微动摩擦所造成的磨损十分微小可以忽略，而现有的磨损测量都是通过质量，因此，我们的设计不进行磨损方面的设计。

1.4本文的研究目的及工作从原始社会起，摩擦的发现与利用就已经变得十分普遍。但是到目前为止，人们依然没有完全认清起其原理。其发生机理，作用因素以及机制等方面都没有形成完整的体系。但是它的进一步研究却引起了一大批材料工程以及机械学科的革新。所以，对摩擦学的研究就被放在尤为重要的位置。很多的学习内容都包含着摩擦学的内容。而摩擦学的研究数据却又来自于无数的实验数据和广泛的生产实践。开展并加深对摩擦学的研究对于人类的发展以及生活生产需要具有重大的意义和指导工作。实验室实验更加接近理想化实际工况，但也具有其局限性。但是如果避开其局限性用来研究微动摩擦的摩擦情况，将会给微动摩擦实验带了很大的便捷。微动摩擦试验具有很多的方面，直到目前为止，关于这方面的标准不能够进行完全的统一。（一）绪论：提出摩擦学的概述和微动摩擦学的一些理论，让大家对微动摩擦学有一定的了解，然后明白微动摩擦试验机的必要性。然后抛出现在试验机的研究现状以及不足之处，从中的到一定的灵感，以便于设计自己的微动摩擦试验机。（二）试验机总体方案：由前面对现有的微动摩擦试验机的阐明，找到得当的设计，对微动摩擦试验机进行总体方案设计。然后对设计后的摩擦试验机进行一定的分析和优化。通过上试样不动而下式样移动的方法来形成相对位移，采用上方加压的方式来实现摩擦实验的载荷需求以及试件实际工况的模拟。（三）微动摩擦试验机设计计算：对设计的摩擦试验机的零件设计及计算校核，寻找其主要配件的工作原理和型号参数。（四）工作装置设计：对于箱体的设计、轴承和电机等的选用进行必要的设计，来保证整机的工作状况，对于滑轨型号的选用以及传感器的选用的详细描述。（五）总结及鸣谢：对毕业设计的内容和计算的总结，然后提出毕业设计的缺点和对未来发展的展望。同时，对本次毕业设计整个过程给予我帮忙的人致以崇高的感谢。第二章总体设计2.1试验机的技术指标根据已有的微动摩擦试验机的数据进行参考，以及对于本次设计实际需要，大致设计本试验机的技术指标如下：表SEQ表\*ARABIC2微动摩擦试验机技术指标试验机技术指标具体参数水平运动行程加载（竖直）运动行程加载重复定位精度载荷（正压力）范围摩擦力范围1μm-2mm0-40mm0.02mm0-1000N0-500N2.2总体设计的内容及设计原则微动摩擦试验机的设计总体可以分为一下几个方面：微位移系统、负载系统、夹具以及控制系统的设计。本文记录了微位移、负载和夹具的设计方面。通过对以上几种系统的设计来完成在实验室能够有效地将摩擦副工件工作状态的重现，以此记录摩擦副的情况，从而能够总结其规律。作为研究微动摩擦的基础装备，通过设置基础的参数来改变摩擦环境，从而达到模拟工件实际工作环境和摩擦系统的目的。本设计从实际需要出发，结合了机械驱动方式以及现代化的测量与控制技术和计算机技术等方面，设计出一台能够满足研究需要的一台较为自动化的微动摩擦试验机装置。而自动化和传感器的应用不仅能够解放人力资源而且使得测量的数据更加的接近真实，达到可靠的地步。本设计一部分程度上的完善了机械系统设计所导致的精度不足的问题。但是在与精度方面，相比于其他的系统所设计的摩擦试验机还需要较大的改善。图SEQ图\*ARABIC1摩擦试验机的组成根据图一可知，通过控制上下工件的相对运动以及其载荷、运动频率、时间等因素。通过应变片等检测装置来收集相关数据，获得摩擦力、摩擦系数、预应力等数据来实现对微动摩擦的实验及数据收集。2.3微位移系统设计微位移系统是实现试验中两个摩擦副的左右运动的装置。在保证位移的同时，针对本实验机还需要能够实现微小位移的移动。此设计中的移动装置需要能够有十分小的位移，而且还要有高频率、低震动和很好的稳定性。图SEQ图\*ARABIC2微位移系统概念图使用凸轮作为曲柄，由一个电机带动凸轮的运动来实现系统的微小高频率往复运动。同时，为了确保工件的运动，将工件放置在滑块上，滑块与滑轨链接，以此来确保整个运动装置的运动方向以及减小桌面对运动副运动的相关影响。由于对于运动速度方面的要求，在电机与凸轮的连接过程中还需要加入减速的装置，这里我们将连接过程中加入了减速器以及皮带连接来达到能够减速的目的。在连杆连接中，为了保持连接的稳定性，制作一个前后对称的运动传递装置，用一根杆进行连接。这样就可以保证滑块前后侧运动的同步，使水平左右移动的十分平稳。图SEQ图\*ARABIC3微位移动力传递方案2.4加压系统设计在摩擦的几个因素之中，想要发生摩擦就需要摩擦副间具有压力。在摩擦试验机设计中加压系统也十分重要。因为在整个装置中，工件下有滑轨与滑块连接，因此加压装置必须放置在整个实验装置的上方。采用传感器和一定的自动控制和反馈原理，我们可以设计出能够自动运行和停止的加压装置。在设计中我采用了丝杠来将杆的旋转运动转化为直线运动，通过电机的正反转来达到直线往复运动，从而可以实现加压和卸载。而滑块可以保障摩擦工件在Z轴方向的位移，来减少X轴方向上的影响。将力传感器安置在夹具的上方，来测试系统的压力，从而可以得到实验结果想要的数据，以及求出摩擦力和摩擦系数。丝杠由电机带动。由于运动需要一定的可控性，我们将电机的运动通过带轮进行减速，然后由联轴器连接带轮和电机以及带轮和丝杠，从而达到运动的传递。图SEQ图\*ARABIC4丝杠部分示意图2.5夹具部分设计设计上试件为圆的，下试件为正方形的。在微动摩擦实验机中，我们要满足加压以及左右的水平位移。对于下试件来说，由于下试件为方形，我们在滑块上开一个槽，将下试件放置在槽中，就可以保障其在水平方向和竖直方向的自由度，同时保障了下试件的旋转方向的自由度。这样，我们限制了下试件的六个自由度以后，我们就可以让下试件只能够随着滑块的移动而移动。滑块通过滑轨的限制，也只具有水平方向上的左右移动，也就是X轴的自由度。这样以后，整个下夹具的移动方式也就被限制在水平方向上的左右移动，满足了实验的需求。上试件是圆的，上试件的运动就是随着丝杠的移动而上下移动。我们依然将上试件夹具开一个槽可以保证上试件可以放置进入槽中，这时，我们还要保证上试件不会掉落以及沿竖直方向的转动。所以这个时候就可以使用销钉将上试件和上试件夹具进行连接，不仅保证了上试件竖直方向的固定，而且还保证了其在沿竖直方向上旋转的自由度。这样我们就成功的限制了上试件，使其只能够随着上夹具以及丝杠的运动而运动。而丝杠只进行Z轴方向的位移，达到了实验所需的要求。图SEQ图\*ARABIC5上下夹具及下试件示意图2.5本章小结本章主要阐述了微动摩擦试验机设计过程中关于微位移、加压和夹具方面的理论设计思路。这里可以是大家方便了解整个设计过程中的思路以及原理，为后面对设计的计算以及校核做一个充分的准备。从上面的描述来看，我们使用凸轮来形成曲柄连杆机构，然后用三角形的连杆来减少位移。通过滑块来控制工件的移动。通过电机带动的丝杠螺母来进行竖直方向的加压动作，传感器测试压力大小然后反馈给微机，最后微机再次控制电机来进行自动控制的方式。夹具的设计应该尽量方便简单，而夹具上挖槽来控制工件的移动很简单。在设计中我采用了丝杠来将杆的旋转运动转化为直线运动，通过电机的正反转来达到直线往复运动，从而可以实现加压和卸载。

第三章设计计算3.1设计计算的几个方面设计计算是整个装置中出标准件外的各种零件的设计，设计出来的零件需要能够满足试验机工作要求以及寿命分析。在全部设计中进行计算的有以下几点：1.减速器的锥齿轮一对；2.减速器中轴的设计；3.丝杠的相关计算；4.丝杠的带轮的设计。这五个方面就可以设计完成整个装置的加压以及位移系统方面的工作。3.2锥齿轮的相关设计计算3.2.1选精度等级、材料及齿数（1）小齿轮45（调质），197～286HBS，大齿轮45（正火），156～217HBS（2）选小齿轮齿数Z1=27，可以求出大齿轮Z2=Z1×i=27×2=55。实际传动比i=2.037（3）压力角α=20°。3.2.2根据齿面接触疲劳强度计算（1）由设计计算公式进行试算，即确定公式内的各计算数值试选KHt=1.3查图选取ZH=2.5T=29.55kN/m选齿宽系数∅R=0.3由图查得接触疲劳极限分别为：查图得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa^0.5应力循环次数N1=60n1jLh=4.147*10^9N2=20736*10^9由图查取接触疲劳系数：计算许用应力，取损坏的概率为1%，安全系数S=1，得取[σH]1和[σH]2中较小的那个用来进行该齿轮副的应力计算，即（2）计算1）小齿轮分度圆直径d1t，带入较小的值可以得到d1t>66.453mm2）计算圆周速度v56.485mm2.839m/s3）计算当量齿宽系数φd42.987mm0.7614）计算载荷系数查表得使用系数KA=1查图得动载系数KV=1.05取齿间载荷分配系数：KHα=1查表得齿向载荷分布系数：KHβ=1.738实际载荷系数为1.82495）算得分度圆直径6）计算模数取标准模数m=3mm。3.2.3确定传动尺寸（1）实际传动比（2）大端分度圆直径（3）齿宽中点分度圆直径（4）锥顶距为（5）齿宽为取b=28mm3.2.4校核齿根弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳强度条件为1）K、b、m和φR同前2）圆周力为小齿轮当量齿数:大齿轮当量齿数:查表得：疲劳极限为:由图查取弯曲疲劳系数：取S=1.25，得故弯曲强度足够。3.2.5计算锥齿轮传动其它几何参数（1）齿轮数据（2）分锥角（由前面计算）（2）计算齿顶圆直径（3）计算齿根圆直径（4）计算齿顶角θa1=θa2=atan(ha/R)=1°52'10"（5）计算齿根角θf1=θf2=atan(hf/R)=2°14'35"（6）计算齿顶锥角δa1=δ1+θa1=28°0'59"δa2=δ2+θa2=65°43'22"（7）计算齿根锥角δf1=δ1-θf1=23°54'13"δf2=δ2-θf2=61°36'35"3.3高速轴设计计算1.已知转速n=960r/min；功率P=2.97kW；轴所传递的转矩T=29550N•mm2.轴的材料为45调质。许用弯曲应力为60MPa3.由于高速轴的弯矩大扭矩小，故取A0=112。Dmin=25mm故取dmin=254.确定各轴段的直径和长度。(1)联轴器的转矩Tca=KA×T。取KA=1.3查GBT4323-2002，选用LX2联轴器。半联轴器的孔径为25mm，长度为62mm。选用平键，A型键，b×h=8×7mm(GBT1096-2003)，L=45mm。(2)初步选择滚动轴承。根据d23=30mm，选择球轴承7207C，d×D×T=35×72×17mm，故d34=d56=35mm。则d67=30mm。(3)取小齿轮距箱体内壁之距离Δ1=10mm。考虑误差，Δ=10mm，小齿轮宽L=36mm，那么5.轴的受力分析a.计算作用在轴上的支座反力水平面内的支反力垂直面内的支反力总支承反力为：b.绘制水平面弯矩图截面A在水平面内弯矩截面B在水平面内弯矩截面C在水平面内弯矩截面D在水平面内弯矩c.绘制垂直面弯矩图截面A在垂直面内弯矩截面B在垂直面内弯矩截面C在垂直面内弯矩截面D在垂直面内弯矩d.绘制合成弯矩图e.扭矩f.当量弯矩A处当量弯矩B处当量弯矩C处当量弯矩D处当量弯矩图SEQ图\*ARABIC6高速轴受力6.校核轴的强度B为危险剖面其抗弯截面系数为抗扭截面系数为最大弯曲应力为剪切应力为折合系数α=0.645调质处理σB=640MPa，轴的许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa，σca<[σ-1b]，所以强度满足要求。3.4低速轴设计计算1.已知的转速、功率和转矩转速n=133.3r/min；功率P=2.77kW；轴所传递的转矩T=198450N•mm2.使用45调质，应力为[σ]=60MPa3.由于低速轴受到的弯矩较小而受到的扭矩较大，故取A0=112。故取dmin=40(1)选取轴径d12=40mm，取L1=56mm。用A型平键，b×h=8×7mm(GBT1096-2003)，L=45mm。(2)初步选择滚动轴承。根据d23=43mm，选择滚动球轴承7209C，其尺寸为d×D×T=45×85×19mm。采用轴肩定位，h=2.5mm，因此，取d45=50mm(3)取直径d67=47mm；故取L67=88mm。(4)螺钉C1=20mm，C2=18mm，箱座壁厚δ=16mm。5.轴的受力分析大齿轮圆周力径向力轴向力Fae=Fa4=202N轴承A和轴承B在水平面上的支反力RAH和RBH低速轴上径向力Q=1248N轴承A和轴承B在垂直面上的支反力RAV和RBV轴承A的总支承反力为：轴承B的总支承反力为：a.计算弯矩b.绘制合成弯矩图截面A处合成弯矩弯矩：截面B处合成弯矩：截面C左侧合成弯矩：截面C右侧合成弯矩：截面D处合成弯矩：c.绘制扭矩图d.绘制当量弯矩图截面A处当量弯矩：截面B处当量弯矩：截面C左侧当量弯矩：截面C右侧当量弯矩：截面D处当量弯矩：图SEQ图\*ARABIC7低速轴受力6.校核轴的强度A为危险剖面其抗弯截面系数为抗扭截面系数为最大弯曲应力为剪切应力为系数α=0.6，当量应力为45调质处理抗拉强度极限σB=640MPa，许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa，σca<[σ-1b]，强度满足要求。3.5带传动设计输出功率P=4kW,转速n1=1440r/min,n2=710r/min3.5.1计算设计功率Pd按照V带的载荷平稳，取KA＝1.1。3.5.2选择带型普通V带的带型根据传动的功率和小带轮的转速按书选取。图SEQ图\*ARABIC8V带轮带型选择Pd＝4.4kW；n1＝1440r/min，dd=80～100选取A型V带。3.5.3确定基准直径由书得小带轮基准直径为80～100mm则取dd1=100mm>ddmin=75mm由《机械设计》查“V带轮的基准直径”，得mm误差验算传动比：（为弹性滑动率）误差符合要求②带速满足5m/s<v<25~30m/s的要求，验算后满足需要。3.5.4确定基准长度、验算小轮包角由式可得0.7（180+90）2（180+90）即189540，选取=300mm所以有：由《机械设计》P293表13－2查得Ld＝1110mm实际中心距符合要求。3.5.5确定带的根数z查机械设计手册，取P1=0.35KW，△P1=0.03KW由《机械设计》P299表13－8查得，取Ka=0.95由《机械设计》P293表13－2查得，KL＝1.16则带的根数所以z取整数为3根。3.5.6确定带轮的结构和尺寸电机的主轴直径为d=28mm；由书“V带轮的结构”选择H型孔板式作为小带轮。选用E型轮辐式带轮。带轮的材料：选用灰铸铁，HT200。3.5.7确定带的张紧装置选用结构简单，调整方便张紧装置。3.5.8计算压轴力由书得，初拉力F0＝117

第四章工作装置设计4.1箱体主要结构尺寸箱体具有放置零部件的用途，是使轴类等不进行相对位移、保证各个传动零件位置并接受试验机施加的压力的零件。箱体还有当做盛放润滑油的油箱。结构尺寸如下：表SEQ表\*ARABIC3箱体主要结构尺寸名称符号公式尺寸箱座壁厚δ0.025a+3≥88mm凸缘厚度b11.5δ112mm螺栓的直径df0.036a+12M18螺栓的数目n4轴承旁连接螺栓直径d10.75dfM14盖与座连接螺栓直径d2(0.5∽0.6)dfM10轴承端盖螺钉直径d3(0.4∽0.5)dfM8定位销直径d(0.7∽0.8)d28mm轴承旁凸台半径R1C218mm凸台高度h35mm轴承端盖外径D2D+(5∽5.5)d3；D--轴承外径132mm、、102mm、112mm4.2键的选择查表10-33〈机械设计基础课程设计〉：A型普通平键，b*h=8*74.3联轴器的选择根据轴的数据，选用联轴器的型号LX3和LX4。GB5014-20034.4螺栓，螺母，螺钉的选择螺栓GB5783-2003，M14*51，数量为4个M23*100，数量为6个螺母GB6170-2000，M26，数量为4个M20，数量为6个螺钉GB5782-2000，M10*20，数量为4个M12*25，数量为4个4.5销的选择选用销GB117-86，B6*54，数量为2个选用垫圈GB93-87数量为8个选用止动垫片1个选用石棉橡胶垫片2个选用08F调整垫片4个4.6导轨滑块的选用导轨可以提高试验机的精度。滑块在导轨上运动时，钢球只会产的滚动摩擦这样就可以有效的降低导轨与滑块之间的摩擦力，从而减少运动阻力。方向器可以使钢珠返回。在微动摩擦试验机设计中需要选用三个导轨滑块装置。分别是微位移中的导轨滑块机构以及两个在加压中用于竖直方向移动的导轨滑块机构。因此，选用型号为GGB20AA1P1×100-2、以及两个GGB20AA1P1×140-2两种共三个导轨滑块。4.7本章小结我们使用凸轮来形成曲柄连杆机构，然后用三角形的连杆来减少位移。通过滑块来控制工件的移动。通过电机带动的丝杠螺母来进行竖直方向的加压动作，传感器测试压力大小然后反馈给微机，最后微机再次控制电机来进行自动控制的方式。夹具的设计应该尽量方便简单，而夹具上挖槽来控制工件的移动很简单。选定了整个设备的部分零件的选取原则，保证了试验机的工作以及寿命。除此之外，在此过程中，调查大量的微动摩擦试验机，发现现阶段的摩擦试验机对于自动控制方面十分不足。只有由微机控制，实现自动化以后才能更好的开展对于微动摩擦的实验。微动摩擦本来就是十分的难以察觉，而自动的传感和测量就可以将小的位移进行放大。由于微动摩擦所造成的磨损十分微小可以忽略，而现有的磨损测量都是通过质量，因此，我们的设计计不进行磨损方面的设计。这里描述了微动摩擦的概念，简要记录了摩擦试验机的设计过程以及设计数据。以摩擦学为基础，机械学科知识为理论依据，利用CAD、CATIA和ANSYS等软件对试验机的机械部分进行了设计以及优化分析。希望设计的微动摩擦试验机能够有效的改善当前微动摩擦研究不足的状况，或者给别的研究人员以一定的研究思路。本设计采用凸轮和三角结构来减少位移量，实现微动；采用上端加压的方式来实现改变载荷；具有一定的自动控制与反馈系统，可以方便地进行各种情况下的微动摩擦的实验以及环境模，并对方案的相关工件的夹具进行了设计。图SEQ图\*ARABIC9微动摩擦试验机装配图

总结经过这三个月的努力，做完了这个毕业设计，让我学到了很多，虽然过程有些艰辛，有些波折。但在老师和同学的帮助下做完了这个毕业设计，毕业设计算是我们大学生涯最后的一次考试，虽然它和一般的考试形式不同，但它是把大学四年里学到的知识进行一次综合的锻炼，为我们在以后的工作打下坚实的一步。在做毕业设计的这几个月里，我收获很多：经过这次毕业设计让我了解到了微动摩擦试验机的应用领域，微动摩擦试验机在与对微动摩擦实验的大量实验，从而寻找微动摩擦的规律。利用这些规律减少生活生产过程中微摩擦对于装备装置的大量影响。它大大加快了现代化的程度，对于我们社会的发展有着积极作用。刚开始看到自己的毕业设计题目也是很迷茫，不知道从那着手，最后在老师的帮助下收集资料，去参观实物，收集各种资料。最后进行设计计算，CAD绘图，三维的运动仿真，这几个月下来对于自己能力的提升有着巨大的帮助。但是，在整个设计过程中，虽