高速盘销式摩擦磨损实验机结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985毕业设计论文课题高速盘销式摩擦磨损实验机结构设计专业年级姓名指导教师（签字）学院院长（签字）年4月10日买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985I目录摘要IVABSTRACTV第1章绪论111选题背景及其意义1111背景1112意义212文献综述（国内外研究现状与发展趋势）2121国外研究现状2122国内研究现状613发展趋势814研究内容9第2章方案设计、分析与比较1021试验机的整体分析1022设计方案的制定1023方案比较14第3章高速盘销式摩擦磨损试验机结构设计的相关计算1631试验机的主要性能指标的确定1632试验机的主传动系统的相关计算1633同步带的概述及计算17331同步带介绍17332同步带的特点18333同步带传动的主要失效形式18334同步带传动的设计准则21335同步带分类21336同步带计算选型22337同步带的主要参数（结构部分）25338同步带的设计27339同步带轮的设计27买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985II34主轴的设计28341主轴计算28342主轴上键的强度校核30343横梁的强度校核30344丝杠螺母副的相关计算30345轴承的校核31第4章磨头机构相关部件3441主轴轴承的润滑3442主轴组件的密封34421主轴组件密封装置的类型34422主轴组件密封装置的选择3443轴肩挡圈3544挡圈3545圆螺母35第5章高速盘销式摩擦磨损试验机的结构设计3651磨损试验机的整体结构3652支架的设计3753摩擦销的结构设计3754摩擦盘夹持器的设计38结论39致谢40参考文献41买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985III摘要本文介绍了高速盘销式高速盘销式摩擦磨损试验机的发展，面向多功能综合测试和多功能的设计原则，程序和实验计量测试的整体分析，多功能结构设计，包括机械传动部件的设计和计算，本文进行了设计和结构，结论和建议。整个结构主要由发动机，底盘，皮带，摩擦盘。流经电机功率的电流应通过调整皮带轮齿轮滑轮，同步带驱动同步轮，从而使该沿着装置移动。本文概要（1）整体结构设计。（2）高速盘销式磨损试验性能分析机。（3）选择电动机。（4）传递和高速盘销式摩擦磨损试验机，机架设计和执行单元。（5）设计分析和验证元素的计算。（6）设计图纸进行所有的装配图和装配图的重要组成部分设计和组件。关键词高速盘销式高速盘销式摩擦磨损试验机，结构设计，传动设计买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985IV买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985V买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985VIABSTRACTTHISARTICLEDESCRIBESTHEDEVELOPMENTOFHIGHSPEEDDISKTYPEFRICTIONANDWEARTESTERPINORIENTEDMULTIFUNCTIONALINTEGRATEDTESTINGANDFUNCTIONALDESIGNPRINCIPLES,THEOVERALLANALYSISANDEXPERIMENTALMEASUREMENTTESTPROCEDURES,VERSATILEDESIGN,INCLUDINGTHEDESIGNANDCALCULATIONOFMECHANICALTRANSMISSIONCOMPONENTS,THEPAPERDESIGNEDANDSTRUCTURES,CONCLUSIONSANDRECOMMENDATIONSMAINDISHFROMTHEENTIRESTRUCTUREOFTHEENGINE,CHASSIS,BELTS,FRICTIONCURRENTFLOWINGTHROUGHTHEMOTORPOWERSHOULDBEADJUSTEDBYTHEPULLEYGEARPULLEY,SYNCHRONOUSBELTDRIVEWHEEL,ALLOWINGTHEDEVICETOMOVEALONGTHISARTICLEOUTLINES1THEOVERALLSTRUCTURALDESIGN2HIGHSPEEDDISKPERFORMANCEANALYSISOFPINTYPEWEARTESTINGMACHINE3TOSELECTTHEMOTOR4TRANSFERANDFRICTIONANDWEARTESTINGMACHINE,RACKDESIGNANDEXECUTIONUNIT5CALCULATIONOFDESIGNANALYSISANDVERIFICATIONELEMENTS6ANIMPORTANTPARTOFTHEDESIGNDRAWINGSFORTHEDESIGNANDASSEMBLYOFALLASSEMBLYDRAWINGSANDASSEMBLYDRAWINGSKEYWORDSHIGHSPEEDPINTYPEDISKTRIBOMETER,STRUCTURALDESIGN,TRANSMISSIONDESIGN买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709850第1章绪论11选题背景及其意义111背景随着冶金、矿山、电力以及工程机械等行业的发展，人们对磨损危害的认识有了相当的提高。为了弄清磨损机理以减少有害的磨损，各国学者对材料在常温下的各种磨损问题均进行了大量的研究，但对于材料在高温下的磨损问题至今却研究的较少，这和高温磨损试验装置的缺乏不无关系。1910年第一台磨料磨损试验机即以问世，1975年美国润滑工程师学会（ALSE）编著的“摩擦磨损装置”一书中所公布的不同类型的高速盘销式摩擦磨损试验机也有上百种，但其中大部分都是常温磨损试验机。近几十年来，磨损试验机和试验方法虽然有了较大的发展，但这些试验机大多还是由企业和研究工作者根据工作需要和实际工况自行设计制造的，如高温磨料磨损试验机，适合高分子及其复合材料试验用的高温高速盘销式摩擦磨损试验机等。只有少数试验机是由专门的试验机厂或仪器制造公司制造和供应的，而且这些试验机大都结构复杂，价格较贵，这说明了磨损问题的复杂性和进行实验室磨损试验研究的困难所在。摩擦磨损问题存在于人类物质活动的各个方面。在汽车、发电、设备、冶金、铁道、宇航、电子和农机等各方面的机械都大量存在着摩擦学的问题。据估计，全世界约有1/21/3的能源以各种形式消耗在摩擦上，如果从摩擦学方面采取正确的措施，就可以大大节约能源消耗。磨损是机械零部件3种主要的失效形式之一，所导致的经济损失是巨大的，大约有80的机械零件由于各种磨损导致失效。特别是随着物质文明的进步和工业技术现代化的发展，机械设备的开发使用普遍趋于重载、高速、高效率化，如何控制和改善机械的摩擦磨损状况、提高其使用寿命和工作可靠性，已成为机械工业技术人员必须关注的问题，并促使其研究不断的深入和发展。这些摩擦试验机多采用静态选位法观察摩擦试件，虽然简单易行，但不能获得摩擦过程的动态信息，更不能对磨损（摩擦）过程进行动态观测及动态数据记录；另外由于受到试验机转速的限制，摩擦副相对运动的速度大多较低买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709851（一般不超过10M/S）。然而现代机械装备中许多摩擦副的相对滑动速度相当高，如高速列车运行时的速度约为300KM/H，制动时制动盘与刹车片之间摩擦速度为6070M/S而目前还未曾见到可用于高速条件下数据动态测量所需的商用高速盘销式摩擦磨损试验机。112意义摩擦磨损试验的目的是为了对摩擦磨损现象及其本质进行研究，正确地评价各种因素对摩擦磨损性能的影响，从而确定符合使用要求的摩擦副元件的最优参数。摩擦磨损试验研究的内容非常广泛，如探讨摩擦、磨损和润滑机理以及影响摩擦、磨损的诸因素，对新的耐磨、减磨及摩擦材料和润滑剂进行评定等。由于摩擦磨损现象十分复杂，摩擦磨损条件不同，试验方法和装置种类繁多，如何准确地获取摩擦磨损过程中的参数变化成为一个十分重要的研究课题。为了探索和验证机械工程中摩擦磨损问题的机理以及有关影响因素，在摩擦学研究中开展摩擦磨损测试技术和数据分析研究具有非常重要的作用。12文献综述（国内外研究现状与发展趋势）121国外研究现状目前，世界只有美国、日本、瑞士等少数几个国家有高速盘销式摩擦磨损试验机的专业生产企业，以下是对于国外的一些成熟产品介绍美国FALEX公司FALEX公司是摩擦磨损测试仪器的专业制造商，具有75年的历史，其产品广泛应用在石化、机械，军工等多个领域，目前有超过300台四球机试验机在各个国家使用，已被各国政府部门和工业界广泛的认同，FALEX公司的很多仪器已成为摩擦磨损领域的测试标准，被收录在ISO、ASTM等国际和行业的标准中。FALEX四球法磨损磨损试验机设计有精密负载以便完成精确的磨损实验，它是唯一通过多个实验室循环实验所得出的精度作为ASTM方法中的精度要求的仪器，到目前为止没有其他的仪器展示这个精度，为了符合ASTM、ISO、DIN的要求，就一定要使用FALEX四球法磨损实验测定仪。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709852图11FALEX四球法磨损实验测定仪技术参数试验负荷F1519可变驱动四球试验机，气动可变负载最大到180KGF1520标准四球试验机，固定砝码和机械杆，最大50KG试验速度F1519气动连续可变驱动，603600RPM连续可调，可选110,000RPM速度转换组件F1520V形带和滑轮驱动，提供三种速度选择600,1200,1800RPM温度控制数字温度控制环境温度232自动启动加热，直至设定温度定时数字可编程定时器1S999H测量F1519集成测压元件和数字显示摩擦力F1520手动测量环境固态或液态润滑油、润滑脂,固态膜涂层等可选外罩仓增强温度控制精度可选压力仓，最大压力125PSI买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709853尺寸168CMX91CMX81CM，电源220V,50/60HZ、10A气源80PSI干燥空气F1519主要特点标准配置1HP变速马达60到3600RPM；DC马达控制器；数字转速指示器；数字温度控制器；数字计时器；数字负载读取；加热器（最高232）；数字摩擦系统；落地柜；温度系统自动启动；气体压力指示器；气动负载（最大到180KG）；杯盖拧紧工具；前面板负载调节器；前面板有紧情况下切断电源开关；025IBIN扭矩扳手；可装配球盖；流量过滤球指示器；热电偶；球盘组件；空气轴承组件。瑞士CSM公司产品图12瑞士CSM公司的高速盘销式摩擦磨损试验机瑞士CSM公司是世界知名的表面力学性能测试设备制造商，数十年中，为世界范围的科研院所、工业用户提供了最先进的技术与应用服务。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709854CSM公司提供多种功能的摩擦磨损实验设备，按不同的载荷以及使用条件可分为以下几类纳米摩擦测试仪NTR（NANOTRIBOMETER）；摩擦试验机TRB（TRIBOMETERPINONDISK），可升级为真空摩擦试验机；高温摩擦试验机THT（HIGHTEMPERATURETRIBOMETER），可升级为高温真空摩擦试验机；磨损测试仪CAW（CALOWEAR）；膜厚测试仪CAT（CALOTEST），分为工业与实验室用2种型号。CSM公司的摩擦试验机主要用于测定自润滑涂层的使用寿命，以及表征固体材料或硬质涂层在不同条件下的摩擦磨损行为，用户可以通过改变摩擦时间、接触压力、运动速率、环境温度、湿度、润滑剂等参数得到材料的一系列性能指标。一套完整的摩擦试验机系统包括以下组成主机（CSMTRIBOMETER）；计算机通信接口（PCINTERFACEBOX）；数据处理工作站（COMPUTERWORKSTATION）；仪器操作及数据处理软件（WINXP平台）；附件（针式压头支架，球形压头支架，润滑剂容器，砝码，校正模块）；试验机的尺寸主机（TRIBOMETER）500320MM，550MMHEIGHT；计算机接口（PCINTERFACE）500300MM，50MMHEIGHT；毛重50KG；建议安装环境试验机应安装在振动较小的平台上。图13是该试验机的测试原理示意图。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709855图13CSM公司高速盘销式摩擦磨损试验机测试原理试验机的测试原理是平头或圆形压头安放在被测样品上，用精确测定质量的砝码施加载荷；针或球安装在一支倔强系数很大的杠杆上，该杠杆被设计为无摩擦切向力传感器；当盘式样品旋转时，压头和样品间产生的摩擦力会使杠杆发生轻微的弯曲，该形变程度可被固定在一起的线性差分位移传感器检测，并由此计算摩擦力的具体数值；通过测量材料的损失体积可计算压头和样品的磨损系数。122国内研究现状济南试金集团是国内最早研制和生产高速盘销式摩擦磨损试验机的厂家。早在1964年为了满足我国石油工业和材料工业的发展需要，济南试金集团开始研制MQ12型四球摩擦试验机，1965年研制成功并投入生产，1966年又研制成功MM200型磨损试验机，两种试验机的研制成功标志着我国已有了自行研制高速盘销式摩擦磨损试验机的能力。在最近的几年，涌现出了一批新兴生产高速盘销式摩擦磨损试验机的企业，也有不少优质产品面世。济南竟成测试技术有限公司生产的SFT2M销盘式高速盘销式摩擦磨损试验机买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709856图14SFT2M销盘式高速盘销式摩擦磨损试验机仪器工作原理本试验装置适用于材料表面和材料涂层的摩擦磨损测试。可提供较宽的负载范围和旋转速度。可进行球盘、栓（销）盘、盘盘的不同摩擦副的试验，精确测量在不同摩擦方式下，材料的摩擦系数、磨痕深度及耐磨性，操作简便，测量精度高。主要技术指标载荷范围1N200N100G20KG旋转速度1004500RPM连续可调样品尺寸880MM厚度0530MM摩擦系数测量精度02FS（满量程）样品对偶尺寸36MM磨痕深度测量范围1MM精度01M选配件1100G摩擦力传感器005N1N适用于微小载荷下材料摩擦系数的测试。21000G摩擦力传感器01N10N当然,目前国内还有其他公司的产品一样很成熟了。济南思达测试技术有限公司生产的MME2微机控制高速盘销式摩擦磨损试验机就是一个例子MME2微机控制高速盘销式摩擦磨损试验机图15MME2微机控制高速盘销式摩擦磨损试验机买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709857主要用途本试验机可做各种金属材料及非金属材料（尼龙、塑料等）在滑动摩擦、滚动摩擦、滚滑复合摩擦和间歇接触摩擦等多种状态下的耐磨性能试验，用于评定材料的摩擦机理和测定材料的摩擦系数。并可模拟各种材料在干摩擦、湿摩擦、磨料磨损等不同工况下摩擦磨损试验。该机采用计算机控制系统，可实时显示试验力、摩擦力矩、摩擦系数、试验时间等参数，并可记录实验过程中摩擦系数时间曲线。滚动摩擦试验能调节实现不同的滑差率；该产品所做结果符合GB/T12444290金属磨损试验方法MM型磨损试验；GB/T396083塑料滑动摩擦系数试验方法。由于该机功能多，结构简单可靠，使用方便，有多个标准试验方法建立在该机型上，且在国外使用较多，所以在国内摩擦学研究领域也有非常广泛的应用。13发展趋势随着现代科学技术的进步，摩擦磨损测试技术呈快速发展之势，高速盘销式摩擦磨损试验机呈以下发展趋势（1）、以高性能的电机系统取代机械变速系统目前，高性能的电机系统己经比较成熟，调速比可以达到一比几百、几千甚至更高。利用这种系统既可以实现转动，也可以实现摆动和直线运动。由高性能电机直接驱动主轴，不仅能使机械结构大大简化，而且还能降低试验机的摩擦损耗，提高整机的寿命和可靠性。但高性能电机系统价格比较昂贵。（2）、在高速盘销式摩擦磨损试验机上应用微型计算机微型计算机的价格低廉，操作简单，性能稳定，不仅可以取代以往的二次仪表对试验机进行控制，而且还可以对测试参数进行自动采集和数据处理，因而能使试验机的功能大大加强。（3）、改进测试手段；（4）、提高稳定性、测试精度，以使试验结果具有更好的重复性和再现性。14研究内容1电动机的选型买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709858根据输送条件要求，选择合适类型的电动机，进行传动装置的运动和动力参数的计算，并整理最后的计算结果。2传动系统的设计设计同步带传动设计，依据同步带传动组成部分，分别对带轮、传动轴、轴承、键进行设计和校核。3盘销式摩擦磨损实验机的整体设计熟悉盘销式摩擦磨损实验机的工作原理，选择合适的箱体部件，包括箱体、横梁、支架、摩擦销、摩擦盘夹持器等，并进行设计计算。4盘销式摩擦磨损实验机机体的安装、使用和维护在实际的工作情况条件下，确定正确的安装方法，制定机体规范的操作以及合理的维护方法买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709859第2章方案设计、分析与比较21试验机的整体分析根据上一章的介绍不难确定，试验机的机械结构部分可以分为如下几个主要的系统主传动系统、加载系统、摩擦盘夹持系统、摩擦销轴向和径向进给系统、加热及冷却系统等主要部分。对上述各个部分不同的方案进行组合，就可以得到不同的整体设计方案方案。22设计方案的制定通过分析，制定下面四种方案1设计方案一图21是设计方案一的方案图。图21设计方案一买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098510设计方案一各部分的组成1主传动系统变频器和三相异步电动机通过齿轮驱动主轴，带动摩擦盘旋转；2加载系统采用伺服控制连续加载；3摩擦盘夹持系统采用特制的摩擦盘夹持器夹持摩擦盘，摩擦盘和夹持器一起随主轴转动；4摩擦销轴向和径向进给系统通过手动旋转手轮和分度盘带动横梁内的一根丝杠，经过丝杠螺母的相互运动控制摩擦销的沿摩擦盘的轴向进给；通过步进电机和编码器带动立柱上的丝杠旋转，通过丝杠螺母副改变横梁的竖直方向的位置，来控制摩擦销的轴向位置；5加热及冷却系统加热炉外采用隔热层，加热炉和主轴箱之间采用石棉隔热层。2设计方案二图22是设计方案二的方案图图22设计方案二买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098511设计方案二各部分的组成1主传动系统变频器和三相异步电动机通过连轴器和主轴直接相连，带动摩擦盘旋转；2加载系统采用弹簧加载；3摩擦盘夹持系统采用螺栓螺母副将摩擦盘固定到主轴的上端；4摩擦销轴向和径向进给系统通过手动旋转手轮和分度盘带动横梁内的一根丝杠，经过丝杠螺母的相互运动控制摩擦销的沿摩擦盘的轴向进给；通过步进电机和编码器带动立柱上的丝杠旋转，通过丝杠螺母副改变横梁的竖直方向的位置，来控制摩擦销的轴向移动；5加热及冷却系统加热炉外采用隔热层，加热炉和主轴箱之间采用石棉隔热层。此外，主轴外用螺旋铜制冷却管包裹，冷却管内通入冷却水，对主轴进行冷却。3设计方案三图23是设计方案三的方案图。图23设计方案三买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098512设计方案三各部分的组成1主传动系统变频器和三相异步电动机通过通过V带和带轮驱动主轴，带动摩擦盘旋转；2加载系统采用传统的弹簧加载；3摩擦盘夹持系统采用特制的摩擦盘夹持器夹持摩擦盘，摩擦盘和夹持器一起随主轴转动；4摩擦销轴向和径向进给系统通过步进电机和编码器带动底座支架上的丝杠旋转，通过丝杠螺母副带动立柱和横梁一起水平运动，来控制摩擦销的沿摩擦盘的轴向进给；通过手动旋转手轮和分度盘带动立柱内的一根丝杠，经过丝杠螺母的相互运动带动横梁的竖直方向的位置，来控制摩擦销的径向进给；5加热及冷却系统加热炉外采用隔热层，加热炉和主轴箱之间采用石棉隔热层。4设计方案四图24是设计方案四的方案图。图24设计方案四买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098513设计方案四各部分的组成1主传动系统变频器和三相异步电动机通过V带和带轮驱动主轴，带动摩擦盘旋转；2加载系统采用传统的砝码加载；3摩擦盘夹持系统采用特制的摩擦盘夹持器夹持摩擦盘，摩擦盘和夹持器一起随主轴转动；4摩擦销轴向和径向进给系统通过手动旋转手轮和分度盘带动底座内的一根丝杠，丝杠螺母的相互运动控制横梁和立柱的整体的水平位置，来控制摩擦销的沿摩擦盘的轴向进给；通过立柱结构上的可旋转结构，使得横梁可以沿立柱上的某一点旋转一定的角度，用旋转来代替移动控制摩擦销的竖直位置；5加热及冷却系统加热炉外采用隔热层，加热炉和主轴箱之间采用石棉隔热层。23方案比较方案一采用齿轮，可以保证传动比，制造安装精度要求不是很严格，并且可以防止过载时对电机的损坏。但是齿轮传动噪音大，震动剧烈，况且由于齿轮的金属质地使电动机的产热影响到实验精度。主轴外无冷却装置，使得主轴在工作状态的高温下容易发生变形和损坏，降低了主轴的寿命和装置的测量精度。伺服控制连续加载虽然精确但设备复杂且成本很高，安装维修也不方便。手轮和分度盘控制销子沿盘的径向位移，结构简单，但是横梁刚性较差，对结果误差有较大的影响。立柱上采用步进电机带动丝杠螺母，结构复杂，成本高，降低了整个系统的刚度，但对系统测量精度的作用不大。方案二电机通过连轴器直接和主轴相连，结构简单且紧凑。但减震性能不好，系统的震动较大。而且主轴和电机之间有直接的热量传递，降低了系统的热稳定性。主轴外有冷却装置，但由于上述的热传递作用，使得其作用不是很明显，而且由于空间较小，对主轴的冷却无法有效进行，安装维修也不方便。摩擦盘通过中间的螺栓孔与主轴上端直接相连，不易保持盘的整体性和运动的平稳性，而且对于尺寸不大的陶瓷等脆性材料，在摩擦盘的中间打孔也很难实现，并且盘的刚性大大降低。弹簧加载结构简单，但加载不精确，容易受到弹买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098514簧性能等外部因素的干扰，对实验结果影响很大。手轮和分度盘控制销子沿盘的径向位移，结构简单，但是横梁刚性较差，对结果误差有较大的影响。立柱上采用步进电机带动丝杠螺母，结构复杂，成本高，降低了系统的刚度，但对系统测量精度的作用不大。方案三电机通过V带传动，可以缓和载荷冲击而且运行平稳，无噪声，制造安装精度要求不是很严格，并且可以防止过载时对电机的损坏。但是带传动有弹性滑动和打滑，效率低而且不能保持准确的传动比，也就是不能保持主轴以一定的速度转动。而且主轴外无冷却系统，使得在工作情况下，加热炉内的热量通过主轴连轴器直接传递给电机，主传动系统整体的温度较高，不易散热，对系统的刚度和寿命影响大，而且对测量结果会产生很大的误差。采用专用的摩擦盘夹持器结构较为合理。弹簧加载结构简单，但加载不精确，容易受到弹簧性能等外部因素的干扰，对实验结果影响很大。手轮和分度盘控制销子的轴向位移，效率低，速度慢，而且结构复杂。步进电机控制销子沿摩擦盘的轴向位移，结构复杂，成本较高，安装维修不方便。方案四采用电机通过同步带带动主轴，可以缓和载荷冲击而且运行平稳，无噪声，且同步带传动无弹性滑动和打滑，效率高而且能保持准确的传动比，也就是能保持主轴以某一速度稳定地转动。主轴和电机之间的热影响很小。专用的摩擦盘夹持器保证了摩擦盘旋转时的精度，又可以保证其整体性，对于例如三角形硬质合金可专位车刀刀片等尺寸小、性脆、不易打中心孔等的试件的夹持又有很大的优势。传统的砝码加载简单易行而且加载准确，误差较小。左边立柱和横梁是相对固定的，可以绕一个轴旋转一定的角度，使系统稳定性好，测量结果较精确，结构简单，而且工作效率比较高。手轮和分度盘控制横梁和立柱的整体位移来控制摩擦销沿摩擦盘的径向位移，结构简单，成本低，维修方便，而且有足够高的精度。设计方案的确定最终选择方案3，指导老师选定。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098515第3章高速盘销式摩擦磨损试验机结构设计的相关计算31试验机的主要性能指标的确定参考第1章中的各种试验机的参数，结合设计要求，确定该试验机的主要性能指标如下负载100N可测量的最大摩擦力矩20NM，材料炮钢主轴转速范围03000R/MIN，无级调速；摩擦盘尺寸最大直径D90MM,最大厚度H10MM。XX接触线速度60M/S主轴转速范围03000R/MIN，无级调速；工作最高温度1000；加载力的范围020N,采用砝码加载；摩擦球尺寸3MM6MM；摩擦盘尺寸最大直径D80MM,最大厚度H10MM。32试验机的主传动系统的相关计算由试验机的主轴转速范围和变速方式，可以选择变频调速三相异步交流电动机来实现。因此该试验机的主传动路线为变频调速三相异步电动机同步带和带轮主轴摩擦盘夹持器摩擦盘。电机选择取摩擦盘和摩擦销之间的动摩擦系数FFMAX1，则摩擦产生的最大功率PMFV41FFN2/60R其中PM是摩擦产生的最大功率KW；F是相互作用力N；V是相对运动速度M/S；F是滑动摩擦系数；FN是正压力（N）；R是摩擦力作用电相对旋转轴的距离（M）；接触线速度V2/60RN买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098516R取45，主轴转速范围03000R/MIN，无级调速；接触线速度V1413M/S2/60RN24530/6PM/1000MAXFFN1/01413W1413KW同步带的传动效率195滚动轴承的传动效率298则总传动效率总120931电动机的输出功率P出42总M故1518KW出P9508413为使电动机的功率留有余量，负荷率取085PP出/0851518/0851785KW根据参考资料可知，选择的电机型号为Y90L2该电机的主要参数为额定功率P22KW；额定转矩22NM；同步转速3000R/MIN33同步带的概述及计算331同步带介绍同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。同步带传动（见图31）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度2080，V50M/S，P300KW,I10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098517图31同步带传动同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达110。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。332同步带的特点1、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；2、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低；3、传动效率高，可达098，节能效果明显；4、维护保养方便，不需润滑，维护费用低；5、速比范围大，一般可达10，线速度可达50M/S，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦；6、可用于长距离传动，中心距可达10M以上。333同步带传动的主要失效形式在同步带传动中常见的失效形式有如下几种1、同步带的承载绳断裂破坏买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098518同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用，也会产生弯曲疲劳折断见图32。图32同步带承载绳断裂损坏2、同步带的爬齿和跳齿根据对带爬齿和跳齿现象的分析，带的爬齿和眺齿是由于几何和力学两种因素所引起。因此为避免产生爬齿和跳齿，可采用以下一些措施1、控制同步带所传递的圆周力，使它小于或等于由带型号所决定的许用圆周力。2、控制带与带轮间的节距差值，使它位于允许的节距误差范围内。3、适当增大带安装时的初拉力开。，使带齿不易从轮齿槽中滑出。4、提高同步带基体材料的硬度，减少带的弹性变形，可以减少爬齿现象的产生。3、带齿的剪切破坏带齿在与带轮齿啮合传力过程中，在剪切和挤压应力作用下带齿表面产生裂纹此裂纹逐渐向齿根部扩展，并沿承线绳表面延件，直至整个带齿与带基体脱离，这就是带齿的剪切脱落（见图33）。造成带齿剪切脱落的原因大致有如下几个1、同步带与带轮问有较大的节距差，使带齿无法完全进入轮齿槽，从而产生不完全啮合状态，而使带齿在较小的接触面积上承受过大的载荷，从而产生应力集中，导致带齿剪切损坏。2、带与带轮在围齿区内的啮合齿数过少，使啮合带齿承受过大的载荷，而产生剪切破坏。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985193、同步带的基体材料强度差。为减少带齿被剪切，首先应严格控制带与带轮间的节距误差，保证带齿与轮齿能正确啮合；其次应使带与带轮在围齿区内的啮合齿数等于或大于6，此外在选材上应采用有较高勿切韧挤压强度的材料作为带的基体材料。图33带齿的剪切破坏4、带齿的磨损带齿的磨损（见图34）包括带齿工作面及带齿齿顶因角处和齿谷底部的廓损。造成磨损的原因是过大的张紧力和忻齿和轮齿间的啮合干涉。因此减少带齿的磨损，应在安装时合理的调整带的张紧力；在带齿齿形设计时，选用较大的带齿齿顶圆角半径，以减少啮合时轮齿的挤压和刮削；此外应提高同步带带齿材料的耐磨性。图34带齿磨损5、同步带带背的龟裂图35同步带在运转一段时期后，有时在带背会产生龟裂现象，而使带失效。同步带带背产生龟裂的原因如下，1、带基体材料的老化所引起；2、带长期工作在道低的温度下，使带背基体材料产生龟裂。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098520图35同步带带背龟裂防止带背龟裂的方法是改进带基体材料的材质，提向材料的耐寒、耐热性和抗老化性能，此外尽量避免同步带在低温和高温条件下工作。334同步带传动的设计准则据对同步带传动失效形式的分析，可知如同步带与带轮材料有较高的机械性能，制造工艺合理，带、轮的尺寸控制严格，安装调试也正确，那么许多失效形式均可避免。因此，在正常工作条件下，同步带传动的主要失效形式为如下三种；1同步带的承载绳疲劳拉断；2同步带的打滑和跳齿；3同步带带齿的磨损。因此，同步带传动的设计淮则是同步带在不打滑情况下，具有较高的抗拉强度，保证承线绳不被拉断。此外，在灰尘、杂质较多的工作条件下应对带齿进行耐磨性计算。335同步带分类同步带齿有梯形齿和弧齿两类，弧齿又有三种系列圆弧齿H系列又称HTD带、平顶圆弧齿S系列又称为STPD带和凹顶抛物线齿（R系列。梯形齿同步带梯形齿同步带分单面有齿和双面有齿两种，简称为单面带和双面带。双面带又按齿的排列方式分为对称齿型（代号DA和交错齿型代号DB。梯形齿同步带有两种尺寸制节距制和模数制。我国采用节距制，并根据ISO5296制订了同步带传动相应标准GB/T11361113621989和GB/T116161989。弧齿同步带弧齿同步带除了齿形为曲线形外，其结构与梯形齿同步带买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098521基本相同，带的节距相当，其齿高、齿根厚和齿根圆角半径等均比梯形齿大。带齿受载后，应力分布状态较好，平缓了齿根的应力集中，提高了齿的承载能力。故弧齿同步带比梯形齿同步带传递功率大，且能防止啮合过程中齿的干涉。弧齿同步带耐磨性能好，工作时噪声小，不需润滑，可用于有粉尘的恶劣环境。已在食品、汽车、纺织、制药、印刷、造纸等行业得到广泛应用。336同步带计算选型设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下DAMPK式中需要传递的名义功率MP工作情况系数，按表31工作情况系数选取17；AKAK表31工作情况系数WPKAD64212）确定带的型号和节距可根据同步带传动的设计功率PD'和小带轮转速N1，由同步带选型图中来确买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098522定所需采用的带的型号和节距。其中PD264W，N13000RPM。查表32表32同步带选型选同步带的型号为H，节距为PB800MM3选择小带轮齿数Z1，Z2可根据同步带的最小许用齿数确定。查表333得。查得小带轮最小齿数14。实际齿数应该大于这个数据初步取值Z134故大带轮齿数为Z2IZ11Z134。故Z134，Z234。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985234）确定带轮的节圆直径D1，D2小带轮节圆直径D1PBZ1/80034/3148653MM大带轮节圆直径D2PBZ2/80034/3148653MM5）验证带速V由公式VD1N1/60000计算得，SVMAX40M/S,其中VMAX40M/S由表MDV/2760601538460324查得。10、同步带带长及其齿数确定0L2A21D/5386437197MM11、带轮啮合齿数计算有在本次设计中传动比为1，所以啮合齿数为带轮齿数的一半，即17。MZ12、基本额定功率的计算0P查基准同步带的许用工作压力和单位长度的质量表333可120VMTPA以知道210085N，M0448KG/M。A所以同步带的基准额定功率为021KW0P10148522表33基准宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709852413、计算作用在轴上力RFRFVPD10716N337同步带的主要参数（结构部分）1、同步带的节线长度同步带工作时，其承载绳中心线长度应保持不变，因此称此中心线为同步带的节线，并以节线周长作为带的公称长皮，称为节线长度。在同步带传动中，带节线长度是一个重要参数。当传动的中心距已定时，带的节线长度过大过小，都会影响带齿与轮齿的正常啮合，因此在同步带标准中，对梯形齿同步带的各种哨线长度已规定公差值，要求所生产的同步带节线长度应在规定的极限偏差范围之内（见表34）。表34带节线长度表2、带的节距PB如图36所示，同步带相邻两齿对应点沿节线量度所得约长度称为同步带的节距。带节距大小决定着同步带和带轮齿各部分尺寸的大小，节距越大，带的各部分尺寸越大，承载能力也随之越高。因此带节距是同步带最主要参数在节距制同步带系列中以不同节距来区分同步带的型号。在制造时，带节距通过铸造模具来加以控制。梯形齿标准同步带的齿形尺寸见表36。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985253、带的齿根宽度一个带齿两侧齿廓线与齿根底部廓线交点之间的距离称为带的齿根宽度，以S表示。带的齿根宽度大，则使带齿抗剪切、抗弯曲能力增强，相应就能传动较大的裁荷。图36带的标准尺寸表35梯形齿标准同步带的齿形尺寸4、带的齿根圆角带齿齿根回角半径RR的大小与带齿工作时齿根应力集中程度有关T齿根圆角半径大，可减少齿的应力集中，带的承载能力得到提高。但是齿根回角半径也不宜过大，过大则使带齿与轮齿啮合时的有效接触面积城小，所以设计时应选适当的数值。5、带齿齿顶圆角半径八带齿齿项圆角半径八的大小将影响到带齿与轮齿啮合时会否产生于沙。由于在同步带传动中，带齿与带轮齿的啮合是用于非共扼齿廓的一种嵌合。因此在带齿进入或退出啮合时，带齿齿顶和轮齿的顶部拐角必然会超于重叠，而产生干涉，从而引起带齿的磨损。因此为使带齿能顺利地进入和退出啮合，减少带齿顶部的磨损，宜采用较大的齿顶圆角半径。但与齿根圆角半径一样，齿顶圆角半径也不宜过大，否则买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098526亦会减少带齿与轮齿问的有效接触面积。6、齿形角梯形带齿齿形角日的大小对带齿与轮齿的啮合也有较大影响。如齿形角霹过小，带齿纵向截面形状近似矩形，则在传动时带齿将不能顺利地嵌入带轮齿槽内，易产生干涉。但齿形角度过大，又会使带齿易从轮齿槽中滑出，产生带齿在轮齿顶部跳跃现象。338同步带的设计在这里，我们选用梯形带。带的尺寸如表36。带的图形如图37。表36同步带尺寸型号节距齿形角齿根厚齿高齿根圆角半径齿顶圆半径H840。61243102102图37同步带339同步带轮的设计同步带轮的设计的基本要求1、保证带齿能顺利地啮入与啮出由于轮齿与带齿的啮合同非共规齿廓啮合传动，因此在少带齿顶部与轮齿顶部拐角处的干涉，并便于带齿滑入或滑出轮齿槽。2、轮齿的齿廊曲线应能减少啮合变形，能获得大的接触面积，提高带齿的承载能力即在选探轮齿齿廓曲线时，应使带齿啮入或啮出时变形小，磨擦损耗小，并保证与带齿均匀接触，有较大的接触面积，使带齿能承受更大的载荷。3、有良好的加了工艺性加工工艺性好的带轮齿形可以减少刀具数量与切齿了作员，从而可提高生买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098527产率，降低制造成本。4、具有合理的齿形角齿形角是决定带轮齿形的重要的力学和几何参数，大的齿形角有利于带齿的顺利啮入和啮出，但易使带齿产生爬齿和跳齿现象；而齿形角过小，则会造成带齿与轮齿的啮合干涉，因此轮齿必须选用合理的齿形角。34主轴的设计341主轴计算1、主轴输出功率，转速，转矩计算根据第一部分电机计算可以得出，KWPM2MIN/30RN则转矩NNTM730959502、轴的最小直径计算计算公式为（415）30320NPADT主轴的材料选择为，查设计手册可得RC416,250AT则，取MD33D1即主轴上直径最小处MM3、轴的结构设计（1）拟定轴上的零件装配方案，见图38买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098528图38轴上零件的装配方案（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度见图39图39主轴结构设计1）为了满足带轮的尺寸要求，ML172D2412）初步选择滚动轴承。因轴承受有径向力和轴向力的作用，故选取深沟球轴承和推力球轴承，初步选取0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6206和推力球轴承51206，其尺寸分别为、MBDD16230，故，。MBDD752304L50433）根据结构要求拟定，；L36832，；1054D054，；M66，。L32727买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098529（3）、轴的强度校核按钮局强度条件计算，公式如下（416）TTDNPW32095已知，25MIN,/0,6TMRK则3209814DT根据设计轴的最小直径为，D276TT5093MIN则其他各段也符合要求。342主轴上键的强度校核根据主轴设计，键所在轴的直径为24MM，查机械设计手册（摘自GB/T10952003，GB/T10962003选取键的尺寸选定为，普通平键连接的强度条8714件为4173210KLDTPP式中D是轴的直径；L是键的工作长度，LLB1486；H是键的高度；P是许用压力；K键与轮毂键槽的接触高度，K05H,T传递的转矩,取，则24,7,14,0PHL333D20251015610A624KLLFTPMPAPP故键的强度满足要求。343横梁的强度校核由于横梁受到的轴向和切向力最大均为20N，而且摩擦销与横梁不是紧密接触，横梁所受的冲击也很小。因而横梁受到的力很小，横梁强度在满足结构要求的前提下能够满足强度和刚度要求。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098530344丝杠螺母副的相关计算该丝杠螺母副主要用于传递运动，来控制摩擦销沿摩擦盘的径向位移。而没有很大的力的传递，因此其传递的力可以忽略不计。下面对丝杠螺母副进行结构设计，强度校核可以不计。螺母的轴向位移4182LSPX式中是螺杆转角，RAD；S是导程，MM；P是螺距，MM；X是螺纹线数；令该螺纹为单线螺纹，则X1；由于丝杠带动摩擦销的移动距离为40MM，又要留下一定的余量，可令螺纹长度L50MM；设计使螺纹移动L40MM时，手轮转动8圈，即RAD2816MM419405LPX由此可知MM1SP螺纹中径420208FD式中是螺母形式参数，整体式螺母取1225，分体式螺母取2535；P是螺纹副许用压强，N/MM2；可取；2,9P带入数据，有MM220088439PFD由系统结构特点，取MM；517丝杆公称直径D20,小径2055145MM螺母高度MM23HD丝杆旋动圈数57102NP基本牙型高度MM0H工作压强211001434257FPPDN买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098531工作压强满足要求。为了保证自锁，螺纹升角0'F9ARCTNARCTN4258OSOS螺纹牙根部的宽度MM065325BP345轴承的校核该系统三处用到了轴承主轴、丝杠、以及横梁旋转轴处的轴承。后两处轴承均不用于承受载荷，仅仅起到支撑作用，受到的力很小，可以忽略不计；而且其转速均远远低于轴承的极限转速。因此轴承的校核可以省略，而认为这些轴承的均满足设计要求。下面对主轴上的深沟球轴承和推力球轴承进行寿命校核（一）、深沟球轴承寿命校核1根据主轴设计可知MNNPTM7903256095950由带轮计算可知D87ON2O0则NDTFT791087592NFNTR14763COS20TAN28COSA0TA则0TF查机械设计得深沟球轴承的最小E值为022，故此时0ETA2、初步计算当量动载荷P，根据式（422）买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098532（421）ARPYFXFP查机械设计得，取；210PF21PF0,YX则NP485972813、根据公式（423），求轴承应有的基本额定动载荷（422）6'10HNLPC则N241375314825964、演算轴承寿命，根据公式（424）（423）PCNLH60HLH502148259137603则该轴承符合设计要求。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098533第4章磨头机构相关部件41主轴轴承的润滑润滑的作用是降低摩擦，减小温升，并与密封装置在一起，