等密切相关，成为我国走新型化工业道路和发展循环经济必须面对的科学问题，已受到科技界的高度重视。般认为，人类次能源大约是消耗于摩擦损失，约有的设备损坏是由于各种形式的磨损而引起的。中国机械工程学会摩擦学分会上世纪末的全国调查显示我国每年制造汽车消耗的钢材与制造汽车配件消耗的相比大致相等。根据美国英国德国等国家的统计，与摩擦磨损有关方面的花费大约占国民经济年生产总值的。我国的只占世界的，却消耗了世界以上的钢材。同发达国家比较，我国目前平均生产水平还较低。年国民经济的生产总值为亿元，如果摩擦磨损有关方面的花费按占国民经济年生产总值的计算，就损失亿元。摩擦学及其相关领域的基础研究既瞄准了当今的科学前沿，又面向国家重大装备和工程的需求，促进摩擦学和相关学科的发展，既能解决了我国国民经济社会发展和国家安全中出现的许多重要的摩擦学科学技术问题，又能改善我国在世界能源战略中的格局。因此，应加强我国在摩擦学领域的研究。摩擦学是多学科交叉科学，融基础知识和应用技术于体，是包括大家都熟悉的摩擦磨损润滑在内的个宽广的科技领域。它在工程上的应用包括建筑装备和产品的摩擦学设计，全生命周期中摩擦消耗和磨损控制，以及润滑技术措施的实施与新型润滑材料的研发。摩擦学具有重要的经济价值。在建筑装备和产品的设计中，重视和积极应用摩擦学前沿科技知识，积极进行摩擦学设计，对于提高建筑装备和产品的性能可靠性，降低运行费用，从而提高建筑装备和产品在市场上的竞争力，有更为深远的意义。摩擦材料的研究和攻关是工程科技前沿的重点。包括润滑油和润滑脂，其与摩擦学有关的性能以及这些性能的正确使用，是提高摩擦学设计质量不可缺少的条件，也是提高设备运行质量降低运行成本减少环境污染和延长使用寿命的基本手黑龙江工程学院本科生毕业设计段。在近数十年中，摩擦材料直是材料科学化学和表面工程领域的前沿课题，也是物理学控制工程等中的热门话题。摩擦学已成为高科技领域。摩擦学影响范围广大，与摩擦学有关的花费往往发生在建筑装备和产品全生命周期中。随着经济体制的变革，在激烈的市场竞争下，摩擦学已经成为个充满高科技的研究领域，远离了过去书本或手册中那些陈旧的概念或者认为润滑只是加加油的传统概念。随着科学技术的进步，机械产品在不断向高速度高精度大批量和生产过程高度自动化连续化的方向发展。机械设计时，如不考虑摩擦磨损问题，就不可能设计出符合要求的机械产品。也就是说在设计阶段就应采取有效措施对摩擦磨损加以控制和利用，已成为机械设计者的基本任务之。因此，加强机械类相关专业摩擦学的学习与研究是学生毕业后能设计出符合世界发展潮流的绿色环保节能降耗机械产品的重要条件。利用摩擦磨损试验机进行摩擦学相关试验是最简单便捷的测试材料摩擦性能的方法。与实际使用试验相比，试验机测试周期短，成本低，并且可单独控制些参数进行单项测试，灵活性也很好，所以在摩擦学研究领域，摩擦磨损试验机被广泛应用于机械设计，材料科学等领域进行材料磨损摩擦性能试验，用以评定材料的耐磨性能，也可用于测定摩擦功及材料的摩擦系数等。另外，摩擦磨损试验机能很简单明了的演示摩擦磨损机理，对于摩擦磨损的教学有很好的促进作用，因此，摩擦磨损试验机也广泛应用于教学实验室，用于摩擦学的教学试验使用。磨损试验机的发展现状磨损试验机国内的研究现状我国的摩擦试验机的研制比摩擦学的研究要晚些，直到年济南试验机厂才制造出中国的第台摩擦试验机型四球摩擦试验机。在摩擦试验机的制造方面，济南试金集团济南试验机厂做了些工作，该厂在全国率先仿制了美国瑞典德国和美国的摩擦试验机，这些摩擦试验机对我国摩擦学研究发挥了重要的作用。国内目前还有几个小厂也生产摩擦试验机，但其生产规模比较小，摩擦试验机品种也相对较少，这些厂家的产品除了少数是和科研单位合作开发的，其余产品基本是仿制品。具体如下商品化的摩擦试验机主要用于试验室试件试验，国内的模拟性台架摩擦试验机仅仅限于几类特殊的产品如汽车离合器，其余的还鲜有商品出售，这类试验机多由使用厂家自制，自制产品的性能般较差。我国的摩擦试验机基本上是测绘国外年代的产品，相当部分的产品没黑龙江工程学院本科生毕业设计有自主知识产权，现在这些产品结构严重老化，存在着自动化程度低以手动控制为主多数不能自动保存数据采集数据的速度慢等缺点。国内商品化的摩取材料间的最大动摩擦因素，则在加载最大试验力时，摩擦力最大转矩为了设计制造方便，以及具有广泛的主轴调速范围，主轴调速不便采用变速器，最好采用变频调速电机。现在的变频调速电机不仅价格越来越便宜，而且调速精度也比较高，如果单件小批量生产，采用自主设计的变速器的价格甚至比采用高精度变频调速电机的造价高很多，所以采用变频调速电机进行调速。系列变频调速电机的恒转矩调频范围为，恒功率调频范围，而该电机在时的转速为，因此其速度变化范围为，经传动比为的带轮传动装置减速后，其速度变化范围为在设计要求的范围之内。整体结构设计黑龙江工程学院本科生毕业设计为了便于样机的制造，试验机机架采用直角铁焊接而成，外面用钢板覆盖，为了便于应用小型试验机进行试验，试验机的高度设计为左右，宽度左右，长度左右，试验机大小基本和单人学生课桌相当，非常便于试验操作人员操作试验机。试验机机架的基本结构如图。图试验机基本部件布置示意图试验机带轮传动装置采用带轮级减速，然后通过轴带动摩擦盘运转。轴的安装方式是立式的，并且承载左右的轴向力，因此采用角接触球轴承，两端固定方式如图所示。该处布置变频调速电机该处布置传动部件该处布置试验机执行部件黑龙江工程学院本科生毕业设计图轴承固定方式示意图本章小结本章首先确定了试验机的基本参数，并根据基本参数初选了电动机。然后根据各部件尺寸以及布置方式，确定了试验机的基本框架以及传动轴的布置，为下步的具体部件的设计计算与相关的实体设计提供了理论依据。黑龙江工程学院本科生毕业设计第章试验机零部件的设计与校核在确定了试验机的基本参数后，本张主要进行相关零部件的设计校核，以保证试验机设计完成后能够完成应有的功能。电动机的选型首先计算小型摩擦磨损试验机传递的最大功率，由第节可知，试验机传递的最大摩擦力转盘所需的功率电机所需的功率为查参考文献，选取标准功率为的型电动机，其基本外形尺寸与安装尺寸如图。图型变频调速电机安装示意图表型变频调速电机安装尺寸表机座号极数安装尺寸外形尺寸黑龙江工程学院本科生毕业设计轴系零件的设计校核轴的设计与校核按扭转强度初步估计轴的最小直径考虑键槽对轴强度的影响，取轴的直径选用号钢，正火硬度。作出轴的计算简图图。现求出轴上零件的载荷，把空间力分解成圆周力与径向力，并把它们全部转化在轴上。分解水平垂直力，校核轴强度。轴上载荷跨距，可求齿轮所在剖面处的弯矩。圆周力径向力两个支撑的支反力经计算合成弯矩扭矩黑龙江工程学院本科生毕业设计考虑弯矩和转矩所产生的应力的循环特性不同而引入修正系数。由参考文献表，可知，。相当弯矩面面图轴的计算简图按弯扭合成应力校核轴的强度核算轴上受最大弯矩处剖面强度由参考文献式校核结果轴的许用弯曲应力，已知转轴和传动轴，所以合格。轴承的选用与校核由参考文献表，根据工作条件及载荷性质，二轴的支承选用单列角接触球黑龙江工程学院本科生毕业设计轴承。对轴承，其当量载荷为径向载荷系数轴向载荷系数载荷系数由参考文献表知取按参考文献表，由于载荷，所以查参考文献表，基本额定动载荷轴承寿命式中，为寿命指数，对球轴承，。所以轴承寿命于设计寿命为年，为，即。所以合格。键的选用与校核查参考文献表键的长度般按轮毂长度。键连接为静连接，失效形式是键轴与轮毂上键槽三者中最弱的地方。键般用抗拉强度不低于的钢料制造，选取号钢，由表知，黑龙江工程学院本科生毕业设计强度校核式中传递的扭矩键与轮毂键槽的接触高度，键的工作长度，圆头平键，轴的直径，所以所以合格。实体设计下图图是用设计的试验机三维图的截图，三维实体与装配动画在附带的光盘中。图小型摩擦磨损试验机三维实体图截图黑龙江工程学院本科生毕业设计下图图是用设计的试验机三维实体分解图的截图。图小型摩擦磨损试验机三维实体图截图通过三维实体不仅能够非常直观的看出小型摩擦磨损试验机的工作状况，而且在设计过程中很容易的发现设计过程中存在的不足。并且使用三维实体设计可以简单的生成二维工程图，是以后设计的方便工具。本章小结本章根据上章初步确定的参数，进行了电动机的选型与轴系零部件的校核，并且根据确定的零部件的数据，应用实体设计软件，进行了实体设计，并且制作了三维实体装配图，以及小型摩擦磨损试验机的工作动画。黑龙江工程学院本科生毕业设计结论本文设计了个结构简单体积小巧实用廉价的摩擦磨损实验机。该试验机运转平稳机械震动小，易于不同配副材料的更换和不同参数的调节。不仅能够弥补学校教学实验设备的不足，还具有商业化推广价值。本次研制的摩擦磨损实验机采用柱盘式结构，摈弃复杂的液压件，创造性的采用杠杆进行加载，加载组件紧凑，加载稳定，加载负荷居于砝码加载和液压加载所提供的负荷之间直接采用扭转弹簧进行测力，测力组件少，测量简单直接，减少了中间环节误差并且整机各部件加工制作简单，工作可靠，成本低廉。实验所用上试件可以是方的或圆的柱体，机械加工非常方便实验所用下试件为圆盘，它对任何材料都可采用车削加工，加工成本低，便于不同材料的摩擦学性能测试。该机的摩擦盘转速加载负荷试验机的示数摩擦力范围，测力误差之内最大转矩上试件尺寸方柱试件圆柱试件直径，长度，两头加工锥底直径，高度的锥孔。并且为了在试验时提高同学们的动手能力，设计的试验机在实验过程中，许多测试参数需要学生自己动手调整，对培养学生实际动手能力巩固所学专业知识锻炼学生分析问题和解决问题的能力起到了非常明显的作用，同时为教师的科研工作提供了便利条件，对教学质量的提高起到了推动作用。黑龙江工程学院本科生毕业设计参考文献王红梅，曲庆文等摩擦学设计的发展与探究农机化研究王斌，蔡兴旺种摩擦磨损试验机的设计农机化研究王世刚，张秀亲，苗淑杰机械设计实践哈尔滨工程大学出版社，朱汉华，周劲南等，摩擦学设计准则及其应用实例武汉理工大学学报交通科学与工程版唐小行，冯秦淮等机械设计中的摩擦学问题机械工程师王三民，诸文俊机械原理与设计机械工业出版社，杨学军，赵昕玥高温销盘磨损试验机的研制太原理工大学学报李霞，许志庆等高速摩擦磨损试验机的总体设计中国仪器仪表张栋，刘永强简易摩擦试验机的改装现代机械宾胜武等刷镀技术北京化学工业出版社刘焜，焦明华机械产品创新与摩擦学设计合肥工业大学学报自然科学版陈召宝，李强等浅谈用现代技术对磨损试验机测控系统的改进