微振摩擦磨损试验机设计（全套完整有CAD）

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准化。模拟性的试验应根据实验目的和要求设计和选择。般性的摩擦磨损试验机已倾向标准化，但看法不完全致，般必须遵守的基本原则如下首先确定磨损类型这是设计和选择试验机的主要根据之。按摩擦副表面磨损的过程分为粘着磨损磨粒磨损疲劳磨损和微动磨损等。微动摩擦试验机属于粘着磨损。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实际的工作零件可能出现的运动形式有滑动滚动滚动兼滑动和冲击，其中有连续运动如转动和往复运动大振幅和小振幅运动。接触形式分为只有个设计表面如受液体或固体颗粒冲击的零件和有两个设计表面。其中，有点接触面接触和线接触。不同的接触形式对摩擦磨损产生不同的影响，必须仔细考虑。微动摩擦磨损试验机属于点接触，如上图所示.经济性在分析设计高真空摩擦实验机的同时，还必须要考虑各种零部件的造价，尽量在节约资金的同时，完成设计任务。试验机应调整方便，试验结果的分散度小，重复性好，试验精度高。第四章试验条件因素.试样的表面性质包括材料种类化学成分及组织机械性能和表面光洁度，它们明显的影响磨损。.试样的形状和尺寸它影响试样的接触型式和重迭系数，而且它们还对润滑状态压力大小相对运动速度以及磨损量等都有影响。有些试样试验机规定了试样的形状和尺寸。.试样中的固定件与运动件材料不同时，般不宜倒转装配，特别是在干摩擦或固体润滑的情况下。.运动形式试样相对运动所形成的滑动滚动或复合摩擦形式不同，对润滑状态或破坏特征等都有综合以上考虑，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。试组件和摩擦力测试组件组成。工作原理参看图工作原理图图本系统通过电动机带动可调凸轮做旋转运动，凸轮带动连杆上下运动，再经三角形位移缩小机构将较小幅值的位移传递给导轨，导轨拖动平面试件夹具同实现小幅的往复运动，球试件和平面试件在砝码重力作用下形成对微动摩擦副，从而构成整个微动摩擦磨损试验装置。弹性梁在摩擦力作用下产生变形，在小幅情况下，变形量与摩擦力成正比，利用在弹性梁上贴应变片的方法测量摩擦力，即通过弹性梁的变形而使贴在上面的应变片伸长或缩短，再通过动态应变仪将应变片电阻的变化转变为电压的变化，然后将电压信号乘以标定系数即为摩擦力。工作时，平面试件夹具体与导轨中需加注润滑油。为使试验机在高频情况下运动平稳轻快，并具有较长的使用寿命，因而采用了精密直线导轨。主轴及往复运动系统本实验为微动摩擦磨损实验，所以电动机的转速不能过高，而且要求电动机的转速恒定，这样能减小振动，保证了实验结果的准确性。综合以上考虑，我选择了转速可调的伺服电机。并且采用凸轮连杆机构，实现实验平台的往复运动，综上所述本试验机采用盘形凸轮机构将电机的回转运动转化成往复运动通过调节电机的转速从而改变往复速度采用带反馈的可调电机保证了电机转速恒定其转速可在之间连续自由调节如图所示图位移缩小机构系统微位移器根据工作原理可以分为六大类机械传动弹性变形受热变形磁致伸缩电磁型压电陶瓷。现将上述几类微位移机构的特点进行分析。机械传动微位移机构机械传动式微位移机构在精密机械和仪器中应用广泛。其结构形式比较多，主要有螺旋机构杠杆机构楔块凸轮机构等，以及它们之间的组合机构。机械传动式微位移机构存在间隙传动误差摩擦损耗以及爬行现象等，其运动灵敏度精度很难达到微米级精度，故只适用于中等精度的微位移系统。弹性变性微位移机构弹性缩小机构主要利用两个弹个过程，年发表了首部有关微动的专著。微振摩擦学的重要发展阶段年代年代进入年代以后，新学科之间的相互交叉和科学技术的迅速发展，微动摩擦学也得到了迅猛的发展。新的学术思想不断地引入微动摩擦学的研究，例如和等将断裂力学方法引入微动疲劳的研究，等人将的大位移滑动磨损的剥层理论引入微动磨损的研究。随着分析方法和测试技术的不断发展，些新的理论模型被先后提出，如年代末和提出了微动运动调节理论，提出了微动的三体理论等。微振摩擦学的崭新发展阶段上世纪年代以来上世纪年代以来，微动摩擦学的研究日趋活跃，研究论文迅猛增加，国际交流频繁，在新材料复合材料表面工程润滑新型接触方式计算机模拟高新技术领域的应用等方面都取得了显著进展。和提出的二类微动图理论，揭示了微动运行机制和损伤机制之间的内在规律，为微动摩擦学的研究提供了有效工具，是近十年来微动摩擦学的重要进展之。根据文献研究可知，近二十年来微动摩擦学学科的发展状况和未来趋势主要可以概括为个方面基础研究从简单的工业微动破坏现象观察单试验参数影响平移微动模式分别走向破坏机理试验分析综合机械与材料，如位移压力频率往复次数材料组织结构和力学性能等参数的影响其它如径向滚动扭动冲击等微动模式的微动特性研究。和在大量不同参数和材料的试验基础上，建立的二类微动图理论是最具代表性的进展。理论分析理论分析不再局限于弹性接触理论，借助于大型计算机弹塑性力学断裂力学有限元法和能量分析等研究手段，模拟微动的运行和破坏过程已成为微动摩擦学理论研究的重要特型。例如，等和等在微动疲劳力学计算方面对裂纹的起源和扩展等进行了大量研究和等发展了种利用耗散能方法分析微动滑动的过程口。新材料过去的研究主要集中在金属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。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