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（图纸+论文）微振摩擦磨损试验机设计（全套完整）

在许多工业重要部门，微动已成为些配合零部件失效的主要原因之。微动摩擦研究中，存在着许多形式不和研究对象不的微动试验设备，从获得微动位移幅度和交变应力的动力源的角度看，目前微动摩擦磨损试验机可以分为以下三类机械式电磁式和电液伺服式。采用以上种驱动方式的微动试验机在实际应用中均存在不利因素，例如，机械式自动化程度低精度差电磁式振幅不高激振力小电液伺服式体积大成本高等。在机械工程及其相关领域不断发展的形势下，摩擦学的研究领域正由宏观转向微观，其试验也向着微观领域和动态测试方面发展。综合以上考虑，在结合经济性的要求，本试验机采用机械传动微位移机构，三角形位移缩小机构，如上图所示的连杆机构。摩擦副及摩擦力测量系统该试验机主要是以球面摩擦副来模拟工程中的摩擦磨损现象的，摩擦球通过夹具夹持在弹性梁上，通过与夹在导轨上的摩擦平面进行摩擦，产生的摩擦力使弹性梁变形，从而测出弹性梁的变形量，求出摩擦力的大小。如图所示图作用在试件上的载荷由砝码重力产生，为固定值，作用在摩擦副间的摩擦力为，若两个试件间的摩擦系数为，则有故只要预先确定加载砝码的重力，再测出传感器受力大小，即可计算出摩擦系数。测力传感器的选择测力传感器的精度分辨力对测试仪器的性能至关重要并与测力方法密切相关微力测量方法常见有如下几种力平衡法是用个已知的力来平衡待测的未知力例如机械杠杆式测力计。光学反射法是种广泛应用于微纳米测试仪器中测量方法由激光器发出的束红光经过光学透镜照射到个对力非常敏感的背面带光滑镜面的微悬臂上激光经镜面反射后最终照射到四象限光敏检测器上微悬臂与样品的接触导致微悬臂弯曲变形从而影响激光反射最终使照射到光敏检测器上的激光光斑位置发生移动光敏检测器将光斑位移信号转换成电信号从而得到作用在悬臂上力的大小。压电法利用晶体的压电效应将力转换成电荷并通过二次仪表转换成电压应变片法其原理是把检测力转变成弹性元件的应变再利用电阻应变效应将应变转化为电阻变化继而通过电桥进步转换成电压信号从而间接地测出力的大小。位移法,是通过位移传感器间接测量力。上述方法中力平衡法精度较低不适合微摩擦测试，光学法具有最高的精度但是需要的投资较大，压电式测量法其缺点是仅适用于动态力的测量，电阻应变片法测试电路相对简单结构紧凑工作稳定其实践应用也相当成熟虽然其分辨力无法与光学法相比但已能满足测试系统的精度要求。测力传感器的设计综合上述分析本实验通过电阻应变片来间接测量摩擦力。力的测量基于应变片法将四个箔式应变片贴在弹性梁薄壁处如图所示图该试验机采用全桥电路来测量摩擦力，使用全桥回路方面可提高传感器的灵敏度另方面可消除温度影响实现温度自补偿。簧的刚度比进行位移缩小，该缩小机构的缺点是当微动台承受外力或部分摩擦力时，它将直接成为定位误差的因素，而且对于步进状态的输入位移，容易产生过渡性的振荡杠杆式位移缩小机构是微动机构中常见的种形式。这种机构虽然能够通过数级杠杆得到大的缩小比，但其定位精度易受末级杠杆回转支点和着力点的结构加工精度的影响。电热式微位移机构电热式微位移是利用物体的热膨胀来实现微位移的。这种机构结构简单，操作方便。但由于传动杆与周围介质之间有热交换，从而影响位移精度。由于热惯性的存在，不适于高速位移。当隔热不合理时，相邻的零部件由于受热变形，以致影响整机的精度，这些原因限制了它的应用。磁致伸缩微位移机构磁致伸缩微位移机构是利用铁磁材料在磁场的作用下产生微伸长运动来实现微位移的。但由于铁磁材料在磁场的作用下，除产生磁致伸缩外，还伴随着受热伸长，因此其应用受到了限制。电磁铁驱动的微位移机构这种机构利用电磁原理，通过控制线圈中的电流大小来控制电磁力的大小，使具有弹性支承的工作台产生精密微位移。它的缺点是电磁铁中始终要通过定的电流，结果由于发热而影响精度。此外这种机构的位移阶跃响应存在瞬间的振荡，灵敏度高时系统难于稳定。压电陶瓷微位移机构压电电致伸缩陶瓷驱动的柔性支承微位移机构是利用些晶体的逆压电效应来工作的。它的特点是结构紧凑，体积很小，无机械摩擦，无间隙，具有很高的位移分辨率。使用压电或电致伸缩器件驱动，由于机电耦合效应进行的速度很快，来不及与外界热交换，因此不存在发热问题，同时没有噪声，适用于各种介质环境工作，是种理想的微位移器。料，尤其是各种钢和铝合金，现在已有不少研究者开始致力于各种新材料，如高分子材料金属基复合材料高分子基复合材料连续纤维复合材料先进陶瓷材料粉末冶金材料机械合金化材料金属间化合物等几乎所有热门的材料研究领域的微动损伤规律的研究，而且研究数量呈迅速增加的趋势。环境影响由于现代科技发展的需要，工程构件的工况条件越来越苛刻，微动的研究不再局限于普通工况，除在传统的高温真空和腐蚀气氛等环境下进行研究之外，诸如流动空气水蒸气介质生物性腐蚀介质超低温和强磁场等特殊环境下的微动破坏机理的研究也得到积极开展。防护措施对微动破坏机理的研究正在向机理与抗微动破坏研究并重的阶段发展，各种减缓技术如表面处理润滑和机械结构设计改进等均有很大的进展，尤其是表面工程技术和润滑的研究受到了广泛的关注，并与工业应用密切结合。工业应用早期微动破坏的研究主要集中在航空部门，其实微动同样存在于许多重要的工业部门。近年来，核电站高空电缆钢丝绳索大型轴人工植入电接触等工业领域的微动损伤已日益成为研究热点。第二章微振摩擦磨损试验机简介.主要用途与适用范围该机主要是以机械式微动摩擦磨损试验机进行设计的，利用该试验机进行了微动摩擦磨损试验，分析了位移幅值法向载荷运动频率等基本参数对微动摩擦副间摩擦系数的影响通过金相显微镜，考察了不同试验条件下试件表面的磨斑形貌，研究了切向微动的运行和损伤机理。试验结果表明，试验数据和理论分析结果基本符。.主要技术规格技术参数和技术指标序号项目名称模拟运动微振磨损摩擦副形式球面摩擦运动形式往复运动试验力行程主轴转速范围无级可调主轴转速误差摩擦副温度控制范围室温摩擦副温度控制误差试验时间控制范围秒小时介面介质无液体介质外型尺寸净重约试验用钢球试验机驱动偏心驱动.工作条件室温范围内相对湿度不大于周围无震动，无腐蚀性介质和无较强电磁场干扰的环境中电源电压的波动范围不应超过额定电压的，频率的波动范围不应超过额定频率的，三相电压的不平衡电压不应超过在稳固的基础上正确安装，水平度不超过.试验机结构及工作原理试验机结构该试验机主要由动力系统加载系统磨损摩擦,磨擦,磨损,试验,实验,设计,毕业设计,全套,图纸微振摩擦发生在两接触表面之间有极小振幅运动的情况下。微振摩擦不仅可以导致接触表面间的摩擦磨损，而且会加速裂纹的产生和扩展，最终使得构件的疲劳寿命大大降低。目前，工业领域中因微振摩擦而造成的损伤相当普遍。因此，深入开展微振摩擦学的研究，对预防和控制工业微动损伤有重要的指导意义，且具有广阔的工程应用前景。而且在机械工程及其相关领域不断发展的形势下，摩擦学的研究领域正由宏观转向微观发展，所以对微振磨损试验机的设计和深入研究有利于在实际的工程生产中正确的选择材料，避免了些不必要的浪费。本文概述了微振摩擦磨损试验机的发展概况分类特点等，并简要分析了验机的要求明细表功能结构图。该试验机性能稳定，测试系统准确可靠,且试验数据充分。关键词微振摩擦位移缩小机构弹性梁试验机目录摘要目录引言第章绪论.论文的研究背景.微振摩擦磨损试验机的研究现状第二章微振摩擦磨损试验机简介.主要用途与适用范围.主要技术规格技术参数和技术指标.工作条件.试验机结构及工作原理试验机结构工作原理参看图工作原理图主轴及往复运动系统位移缩小机构系统摩擦副及摩擦力测量系统测力传感器的选择测力传感器的设计第三章摩擦磨损实验机设计准则.实验机的材料性能.实验机性能试件接触形式和运动状态调节试件的能力.实验机的设计和选择原则首先确定磨损类型磨损试件的接触条件和运动形式要与实际零件工作情况相同.经济性第四章试验条件因素第五章微振摩擦磨损实验机的主体结构设计.驱动部分.传动部分.摩擦磨损测试组件部分弹性梁的设计弹性梁夹具设计.试件夹具的设计平面试件的夹具球试件的夹具.箱体设计设计方法箱体主要结构参数的选择.实验参数的选择实验时间实验载荷和偏心轮的转速实验次数控制试件摩擦表面所处的状态.摩擦磨损的计算方法磨损量的计算摩擦系数的计算.试验机整体结构第六章结论参考文献谢辞引言随着科学技术的发展，现代金属材料的应用范围日益宽广，使用条件日益苛刻，不仅要求宏观上的性能指标，而且对微观上的要求也十分严格因而本设计就是研究材料在微动工况下的摩擦磨损的性能，来方便工程人员合理的选材，避免造成不必要的浪费。所以微动摩擦磨损试验机就能够检测出在微动情况下材料抵抗摩擦磨损的能力。本设计旨在综合已有研究成果的基础上，设计种使用方法简单结构合理，并且符合标准试验法要求的微动摩擦磨损试验机，以便在些特殊情况下自行设计制造及改装使用。在设计和研制过程中，遵循了试验机设计和选择原则，并严格按照机械设计的设计步骤进行设计，突出体现了简捷精确的特点。在学习体会忙碌与运用中，我的毕业设计结束了，我的学生生涯也要随之逝去。我已经做了自己最大努力去完成设计，但我知道仍然还有许多不足之处，希望各位老师批评并指正。第章绪论.论文的研究背景微动是指在个振动环境下，发生在近似紧配合的接触表面之间的微米量级振幅的运动。微动现象由于没有宏观的相对运动，因此从设计到失效分析几乎未引起相关学者的重视。但是，微动摩擦不仅可以造成接触表面间的摩擦磨损，引起构件咬合松动或形成污染源等等，而且可以加速裂纹的萌生扩展，使构件的疲劳寿命大大降低。在许多工业重要部门，微动已成为些配合零部件失效的主要原因之。微动摩擦研究中，存在着许多形式不和研究对象不的微动试验设备，从获得微动位移幅度和交变应力的动力源的角度看，目前微动摩擦磨损试验机可以分为以下三类机械式电磁式和电液伺服式。采用以上种驱动方式的微动试验机在实际应用中均存在不利因素，例如，机械式自动化程度低精度差电磁式振幅不高激振力小电液伺服式体积大成本高等。在机械工程及其相关领域不断发展的形势下，摩擦学的研究领域正由宏观转向微观，其试验也向着微观领域和动态测试方面发展。由于现有微动摩擦磨损试验机均存在自身的不利因素，使得微动摩擦学的研究受到了定限制。因此，以微动摩擦磨损试验的目的和基本方法为基础，结合现代驱动技术计算机技术自动化技术和智能控制技术等设计开发新型微动摩擦磨损试验机，对深入开展微动摩擦磨损试验机及试验技术的研究有着重要意义。摩擦学是由多学科组成的综合研究领域，研究以机械学表面科学与技术摩擦学材料摩擦化学为主，同时也涉及流体力学固体力学非线性动力学工程热物理流变学应用数学物理学化学材料科学信息理论等系到学术领域。摩擦学研究的任务是从机械学材料科学与表面科学的角度出发，不断吸取相关学科的知识和最新研究成果，在更深的层次上揭示摩擦与润滑的实质，探索新原理新功能，推动摩擦学设计和减摩抗磨损技术的发展，并努力在实际中应用，以达到节省能量提高磨损寿命和机械工作性能解决极端工况条件下的摩擦磨损润滑问题的目的。.微振摩擦磨损试验机的研究现状自年首次报道微动