一種摩擦磨損試驗機的機械機構(gòu)設(shè)計【說明書+CAD】

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南京工程學(xué)院 工 業(yè) 中 心 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目 ： 一種摩擦磨損試驗機的機械機構(gòu)設(shè)計 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： D 機加工 122 學(xué) 號：231120414 學(xué)生姓名： 管磊鑫 指導(dǎo)教師： 劉桂芝，卞榮 2016 年 3 月 10 日 本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 學(xué)生姓名 管磊鑫 學(xué) 號 231120414 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師姓名 劉桂芝/卞榮 職 稱 教授/講師 所在院系 工業(yè)中心 課題來源 自擬課題 課題性質(zhì) 工程設(shè)計 課題名稱 一種摩擦磨損試驗機的機械機構(gòu)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計的 采用文獻分析法、文本細讀法、比較法、綜合分析法等方法，進行摩擦磨損試驗機 的設(shè)計，試驗機主要由動力系統(tǒng)、油箱、摩擦測試組件組成，其中，摩擦組件又由加載 組件及測力組件構(gòu)成。 畢業(yè)設(shè)計的具體內(nèi)容： 1、設(shè)計計算 a) 摩擦力測量機構(gòu)理論計算分析 b) 各零部件尺寸估算 2、機械制圖 a)圖紙清晰，布局合理，符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，無重大錯誤； b) CAD 繪制試驗機裝配圖 0 號圖 1 張 c) 繪制其它典型零件 CAD 圖紙，合 0 號圖 1.5 張 3、翻譯有關(guān)外文資料 a) 文章大意、作者觀點基本正確，無重大語病 b) 專業(yè)術(shù)語翻譯正確 內(nèi)容和意義 4、按要求撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 本課題研究的意義： 本課題對摩擦磨損試驗機進行了設(shè)計，摩擦磨損問題存在于人類物質(zhì)活動的各個方 面。在汽車、發(fā)電、設(shè)備、冶金、鐵道、宇航、電子和農(nóng)機等各方面的機械都大量存在 著摩擦學(xué)的問題。其意義如下： 1、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 題均進行了大量的研究，摩擦磨損試驗機是一種比不可少的工具。 2、促進控制和改善機械的摩擦磨損狀況、提高使用壽命和工作可靠性，并促使其 研究不斷的深入和發(fā)展，擴展該學(xué)科的研究領(lǐng)域和提高研究水平。 文獻綜述 隨著機械行業(yè)的發(fā)展，人們對磨擦危害的認識有了新的提高。在工業(yè)生產(chǎn)中，嚴重 的摩擦?xí)鸸ぷ髁悴考哪p，從而影響到工件的性能以及使用壽命。所以在很多情 況下，我們需要抑制并且減小摩擦，這就需要我們對各種環(huán)境下的不同類型材料的摩擦 性能進行研究。 為了弄清摩擦原理減少有害的磨擦，各國學(xué)者對材料在常溫下的各種磨擦問題進行 了大量研究，但對高溫下的磨擦問題至今研究較少，這和高溫摩擦磨損試驗裝置的缺乏 不無關(guān)系。自 1910 年第一臺磨料磨損試驗機問世，到 1975 年美國潤滑工程師學(xué)會編著 的《摩擦磨損裝置》中所公布的不同類型的摩擦磨損試驗機已達上百種，但大部分都是 常溫磨損試驗機[1]。近幾十年來，摩擦磨損試驗機和試驗方法雖然有了較大的發(fā)展，但 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，如高溫磨料磨 損試驗機，適合高分子及其復(fù)合材料試驗用的高溫摩擦磨損試驗機等。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)雜性和進行實驗室磨損試驗研究的困難所在。 摩擦磨損試驗的目的是為了對摩擦磨損現(xiàn)象及其本質(zhì)進行研究，正確地評價各種因 素對摩擦磨損性能的影響，從而確定符合使用要求的摩擦副元件的最優(yōu)參數(shù)。[2]摩擦磨 損試驗機是進行高溫高速摩擦磨損試驗的有效設(shè)備，廣泛運用于對各種高速刀具的高溫 摩擦磨損性能進行測試和評價，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。 目前，按照摩擦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和摩擦副的相對運動形式可以將摩擦磨損試驗機分為五 大類。[3]這種分類方法突出摩擦元素的特點和對試驗的特殊功能要求，從而便于采用設(shè) 計方法學(xué)原理對試驗機進行設(shè)計。這五大類分別是固體－固體摩擦磨損試驗機、固體－ 固體加磨粒（或固體－磨粒）的試驗機、固體－液體加磨粒（或固體－液體）的試驗機、 固體－氣體加磨粒的試驗機、可控載荷、可控氣氛、高溫或低溫摩擦磨損試驗機。[4] 第一類固體－固體摩擦磨損試驗機。這類試驗機又分為 5 小類[5]，即單向滑動，往 復(fù)運動、旋轉(zhuǎn)滑動（含滾滑），沖擊和微動摩擦磨損試驗機（根據(jù)需要可以在摩擦元素 間加或不加潤滑劑）。[6]每一小類試驗機的摩擦副形式又有很多種，因而它們也各含有 許多種試驗機。可以認為，大部分摩擦磨損試驗機都屬于這一大類，它們可以重現(xiàn)粘著 磨損、磨粒磨損、表面疲勞磨損和摩擦化學(xué)磨損。從設(shè)計的角度來看，這一大類試驗機 體現(xiàn)了摩擦磨損試驗機的基本結(jié)構(gòu)特點。 第二類固體－固體加磨粒（或固體－磨粒）的試驗機，統(tǒng)稱為磨粒磨損試驗機。[7] 根據(jù)試件的磨損特性和運動特性又可以將其分為三小類，即三體、二體和動載。[8]與第 一類試驗機相比，三體磨粒磨損試驗機的不同點是要在摩擦副的摩擦面上加磨粒。固定 磨粒磨損試驗機的摩擦副一方是固定磨粒（一般都采用砂布盤），另一方則可設(shè)計成各 種形式，其特例是研究單個磨粒磨損的試驗機。在這一類試驗機中，摩擦副多為銷-盤 文獻綜述 式或銷-板式。為了防止偏磨，銷最好能夠自旋，但是摩擦路跡一般不重復(fù)。自由磨粒 磨損試驗機可以設(shè)計成試件運動、磨粒運動和試件與磨粒同時運動的三種形式。 第三類固體－液體加磨粒（或固體－液體）的試驗機，其特殊功能是使含磨粒（或 不含磨粒）的液體沖刷固體表面，因而關(guān)鍵是要形成有一定流速的液流。[9]利用泵、勢 能和離心力均可達到這種目的。從相對運動的原理出發(fā)，也可以讓試件相對于液體運動。 液流和試件形成的沖擊角是一個重要參數(shù),通常要求可調(diào)。 第四類固體－氣體加磨粒的試驗機，其功能是使含磨粒的氣流去沖刷固體表面。作 為這類試驗機的特例是單顆磨粒沖擊裝置。對于這類試驗機來說，磨粒向試件的沖擊角 也是一個重要參數(shù)，同樣要求可調(diào)。 第五類除了以上所述之外的特殊摩擦磨損試驗機。[10]可控載荷、可控氣氛、高溫或 低溫摩擦磨損試驗機均可歸入此類。其中，可控載荷指的是在摩擦過程中摩擦元素所受 的載荷是變化的?？煽貧夥漳Σ聊p試驗機的特殊要求是抽真空、通入或不通入特種氣 體和控制或不控制濕度等。密封問題對其十分重要。非接觸式傳動——力傳動在這類試 驗機上可以得到充分的應(yīng)用。高溫或低溫摩擦磨損試驗機要求產(chǎn)生高溫或低溫，因而需 要考慮高溫隔熱和低溫防護，其選材也要能夠滿足高溫或低溫的要求。 本次設(shè)計主要研究固體－液體加磨粒（或固體－液體）的試驗機，這種摩擦磨損實 驗機效果較好，該設(shè)計在滿足設(shè)計要求的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉，沒有 一味地追求高精度，適合進行實際的生產(chǎn)。 參考文獻： [1]武文忠，郝建東，蘇俊義.高溫磨損試驗機的研制.北京：試驗技術(shù)與試驗機，2002， 42（1，2），15～17 [2]桂長林，沈健.摩擦磨損試驗機設(shè)計的基礎(chǔ)：Ⅰ[1].摩擦磨損試驗機的分類和特點分析。 合肥：固體潤滑.1990，10（1），48～55 [3]桂長林，沈健.摩擦磨損試驗機設(shè)計的基礎(chǔ)：II 摩擦磨損試驗機設(shè)計方法的研究。合 肥：固體潤滑。1990，10（2），120～136 [4]楊學(xué)軍，趙浩峰，趙昕月.高溫銷盤磨損試驗機的研制.太原：太原理工大學(xué)學(xué)報，2005， 36（4），477～479 [5]李霞，許志慶，楊永.高速摩擦磨損試驗機的總體設(shè)計.北京：中國儀器儀表，2003 [6]?？烧?，金志浩。MPX—2000 型盤銷式摩擦磨損試驗機的改裝.北京：機械科學(xué)與技 術(shù)。1999.18（3），470～471，474 [7]何國仁，曾漢民，楊桂成.高溫摩擦磨損試驗機的研制.北京：北京：試驗技術(shù)與試驗 機.1991，31（5），11～16 [8]王斌，蔡興旺.一種摩擦磨損試驗機的設(shè)計.北京：農(nóng)機化研究。2003，10，118～119 [9]馮辛安.機械制造裝備設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社。2004 年 1 月 [10]成大先.機械設(shè)計手冊（單行本）機械傳動.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004 年 1 月 研究內(nèi)容 該設(shè)計在滿足設(shè)計要求的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉，設(shè)計中采用了較 為簡單的方法實現(xiàn)了相同的功能，采用文獻分析法、文本細讀法、比較法、綜合分析法 等方法，進行的設(shè)計，試驗機主要由動力系統(tǒng)、油箱、摩擦測試組件組成，其中，摩擦 組件又由加載組件及測力組件構(gòu)成。對摩擦磨損試驗機進行結(jié)構(gòu)設(shè)計及關(guān)鍵零部件進行 校核。 1. 摩擦試驗機結(jié)構(gòu)運動及原理分析 2. 動力系統(tǒng)設(shè)計：包括摩擦副運動形式、載荷預(yù)估、動力傳輸 3. 摩擦測試組件設(shè)計：包括加載組件及測力組件 4. 傳動軸的設(shè)計及應(yīng)用 5. 箱體設(shè)計及零部件的校核 研究計劃 研究周期與時間安排 畢業(yè)設(shè)計起止日期：2.22~6.03（第一周~第十五周） 第 1 周 (2.22-2.26) 收集資料，學(xué)習(xí)有關(guān)書籍文獻。 第 2 周 (2.29-3.04) 搜集設(shè)計過程中所要遵照的有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)并進行學(xué)習(xí)，提出初 步設(shè)計所采用的方案； 第 3 周 (3.07-3.11）完成開題報告及外文材料翻譯； 第 4 周 (3.14-3.18)完成試驗機的三維草圖設(shè)計及摩擦系數(shù)的計算； 第 5 周 (3.21-3.25)完成裝配圖草圖設(shè)計； 第 6 周 (3.28-4.01)進行各零部件設(shè)計，進行機械制圖工作 第 7 周 (4.04-4.08）畢業(yè)設(shè)計中期檢查 第 8 周 (4.11-4.15）進行 CAD 繪制零件圖 第 9 周 (4.18-4.22)完成零件圖繪制，同期準(zhǔn)備論文的撰寫 第 10 周 (4.25-4.29）完成裝配圖、零件圖的繪制 第 11 周 (5.02-5.06)遞交論文初稿 第 12 周 (5.09-5.13)修改論文并定稿 第 13 周 (5.16-5.20)論文評審及答辯資格確定 第 14 周 (5.23-5.27)畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯 第 15 周（5.30-6.03）整理資料存檔 特色與創(chuàng)新 1．該設(shè)計在滿足設(shè)計要求的前提下，設(shè)計的摩擦磨損試驗機結(jié)構(gòu)簡單。 2．采用常見的零部件及材料制造，成本低廉。 3．無液壓件，加載組件緊湊穩(wěn)定，測力組件零件少，測量簡單，減少了中間誤差。 4．該設(shè)計具有一定的靈活性，可通過更換不同的摩擦副或不同摩擦系數(shù)的彈簧， 進行不同種類的摩擦磨損試驗。 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師簽名： 意 見 年 月 日 分中心意見 中心意見 分中心主任簽名： 教學(xué)主任簽名： 年 月 日 年 月 日