摩擦磨损试验机毕业设计说明书

摩擦磨损试验机毕业设计说明书内容摘要：

洁，没有裂纹和伤痕等缺陷。 表面脱碳会严重影响材料的持久强度和抗冲击性能。 为了提高承载能力，还可在弹簧制成后进行强压处理或喷丸处理。 强压处理是使弹簧在超过极限载荷作用下持续 6〜 48h，以便在弹簧丝截面的表层高应力区产生塑性变形和有益的与工作应力反向的残余应力，使弹簧在工作时的最大应力下降，从而提高弹簧的承载能力。 但由于长期振动、高温或腐蚀性介质中的弹簧，不宜进行强压处理。 图 6 承载件结构示意 图 弹簧的材料及许用应力 为了使弹簧能够可靠地工作，弹簧材料必须具有高的弹性极限和疲劳极限， 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 37 页 同时应具有足够的韧性和塑性，以及良好的可热处理性。 在这次设计中，我们所采用的是碳素弹簧钢丝，它的强度高，加工性能好，适用于小尺寸弹簧。 图 7给出了碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限。 图 7 碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限 在图 7中要注意以下几点： 1） 按受力循环次数 N 不同，弹簧分为三类：Ⅰ类 N106；Ⅱ类 N=103～ 105以及受冲击载荷的场合；Ⅲ类 N103。 2） 碳素弹簧钢丝按机械性能不同分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅱ a、Ⅲ四 组，Ⅰ组强度最高，依次为Ⅱ、Ⅱ a、Ⅲ组。 3） 弹簧的工作极限应力 lim ：Ⅰ类≤ [τ ]；Ⅱ类≤ [τ ]；Ⅲ类≤[τ ]。 4） 轧制钢材的机械性能与钢丝相同。 5） 碳素钢丝的切变模量和弹性模量对 ～ 4mm 直径有效， 4mm 取下限。 弹簧的参数 许用扭应力 [τ T]：Ⅰ类弹簧 b Ⅱ类弹簧 b Ⅲ类弹簧 b 许用弯曲应力 [σ b]/MPa ： Ⅰ类弹簧 b 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 37 页 Ⅱ类弹簧 b 切变模量 G/GPa： ～ 弹性模量 E/GPa： 204～ 202 推荐使用温度 ℃： 40～ 120 特性及用途 ： 强度高，性能好，适于做小弹簧。 （ 二 ） 杠杆 杠杆平衡： 杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡，注意我们在实验室所做的杠杆平衡条件的实验，是在杠杆水平位置平衡进行的，但在实际生产和生活中，这样的平衡 是不多的，在许多情况下，杠杆是倾斜静止，这是因为杠杆作用受到几个相互平衡力作用。 所以说杠杆不论处于怎样的静止，都可以理解成平衡状态。 杠杆平衡条件表达式：动力动力臂 =阻力阻力臂 即：动力 /阻力 =阻力臂 /动力臂 ， 公式表示为： F1L1=F2L2 即： F1/F2=L2/L1 注意： ①从杠杆的平衡可知，力和力臂的大小成反比，即力臂越长，力就越小。 ②计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要统一，动力臂和阻力臂的单位要统一。 杠杆的分类（三种杠杆） 1） 动力臂大于阻力臂的杠杆作用，即省力杠杆。 如：手推车， 瓶盖起子。 2） 动力臂小于阻力臂的杠杆，即费力杠杆。 如：缝纫机脚踏板，理发剪刀。 3） 动力臂等于阻力臂的杠杆，即等臂杠杆。 如：天平。 注意： ①省力杠杆，省力但费距离；费力但省距离，又省力又省距离的杠杆是没有的。 ②判定使用杠杆省力还是费力，要通过动力臂与阻力臂的大小相比较来确定。 为了比较动力臂和阻力臂的大小，最好画出杠杆的示意图，在图上把杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂都表示出来，建立直观的图象，便于判定。 增大加载力度。 由于安装了压力传感器，加载力可更为精确。 结构示意图如 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 37 页 图 8： 图 8 杠杆结构 示意图 试验机 夹具 部分 试验盘安装在载物盘上由主轴带动旋转，小球安装在专用夹具上，专用夹具则安装在加载轴上。 这种设计的优点在于防止下试件转动时将磨屑和润滑剂甩到试验机上。 上试件为球体，可直接选用不同材料的标准轴承球；下试件为圆盘，可选用不同材料经车削加工而成。 如图 9： 图 9 夹具结构示意图 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 37 页 零件的设计 轴的设计 （一）设计原理 在确定轴的结构尺寸时，不仅要考虑满足强度和刚度的要求，而且还应保证轴上 所有零件准确可靠的的固定（周向和轴向），便于装拆，良好的加工艺性等，一般多做 成阶梯轴。 当轴的支点跨距未确定时，轴上各截面承受的弯矩是未知的，所以轴的设计应分两步进行。 先初定一个轴径，通过画草图设计轴的结构，待定出跨距后再根据弯矩和转矩校核轴的强度。 轴径可按下式初定： d≥  3 T ， ㎜ 式中， T —— 许用扭转切应力，单位为 MPa，查表得 T =25〜 45MPa，它是考虑了弯矩影响而降低了的许用扭转切应力。 P —— 轴上传递功率， KW； n —— 轴的转速， r/min。 （ 1）轴的径向尺寸设计 当 轴径 的变化仅仅是为装拆方便或区别加工表面时，相邻直径的变化应小，以减少切削加工量和材料消耗，并可减少应力集中，一般取轴径差为 1〜 3 ㎜ ； 当轴径的变化是为了轴上零件的轴向固定或同时承受轴向载荷时，轴径的变化应足够大，以保证可靠的定位和传递轴向载荷，一般取轴径差为 5〜 10 ㎜。 （ 2）轴的轴向尺寸 设计 轴的轴向尺寸设计的目的是确定出阶梯轴各个变断面的位置。 当轴的变断面是为了得到轴上零件的轴向定位面时，变断面的位置应与轮毂端面平齐；用轴套等零件来传递轴向载荷及轴向定位时，轴径变化的 端面与轴套或轮毂端面间应留有一小段距离，以保证零件可靠的定位。 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 37 页 当轴上传动零件利用平键作周向固定时，通常取键长较轮毂短 5〜 10㎜。 键端距轮毂装入侧的轴端应近些，以便于装配时对中，一般取 2〜 5 ㎜。 当一根轴上两处有键时，布置方位应一致，以便于轴上键槽的加工。 （二）轴上零件的定位 为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。 （ 1）零件的轴向定位 轴向定位主要目的是防止工作时轴上零件沿轴向窜动。 常用的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等。 （ 2）零件的周向定位 周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动。 常用的周向定位零件有键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等，其中紧定螺钉只用在传力 不大之处。 （三）轴的失效形式及设计准则 轴在弯矩或扭矩作用下产生的应力一般为变应力，因此轴的主要失效形式是疲劳断裂。 设计时一般应进行疲劳强度校核。 对于瞬时过载很大，应力性质较接近于静应力的轴，可能产生塑性变形，还应按最大载荷进行轴的静强度校核。 对于有刚度要求的轴（如机床主轴、跨度大的蜗杆轴等），应进行刚度计算。 对高转速轴（如汽轮 机轴）或载荷作周期性变化的轴，为防止共振，还要进行振动稳定性计算。 轴的设计应满足下列几方面的要求：合理的结构、足够的强度、必要的刚度和振动稳定性及良好的工艺性等。 一般而言，轴的设计主要包括两个方面的内容：轴的结构设计和轴的强度设计。 （ 四 ） 轴的 计算 轴的直径的计算 材料： 45 钢 正火 硬度： 170〜 217HBS 采用计算法：设传递的功率为 ，按扭转强度条件粗估轴径 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 20 页 共 37 页 由公式  TTT d nPWT   9 5 5 0 0 0 0，得出 d≥  3 T  = 3  ≈ ㎜ （圆整，取 mind =12㎜ ） 又∵轴上有一个键槽 ∴ d= mind （ 1+7%） =12 = ㎜ （圆整 ,取 d=13 ㎜ ） 为了方便与电动机的联接以及使联轴器简单化 ,我们取 d=27 ㎜。 其中 P 为传递的功率，不是电动机的功率， n 为轴的转速（ r/min）， d 为轴的最小直径（㎜），由于轴即承受弯矩，又承受转矩， T 取最小值 25mpa，以补偿弯矩对轴的影响。 以上所设计的轴的尺寸主要考虑的是与实际零件的配合。 如图 10： 图 10 轴 轴的强度校核 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 21 页 共 37 页 图 11 轴的受力简图 ①轴的受力简图如图 11 b） 所示。 ②求支承反力。 Z面支承反力 ：  联轴器TT D 上式中： MNT  联轴器 （查《机械原理与设计》表 ） 根据平衡原理 ,可以得出下式 : 0 CBA FFF Ⅰ   0211  LLFLF CB Ⅱ 又∵  DA TT （平衡原理） ∴ 3  AAD FdFT 即 NFA  将已知条件代入Ⅰ、Ⅱ式，可以得出： NFF CB    0295050  CB FF 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 22 页 共 37 页 ∴ NFB  NFC 558 ③画出轴的弯矩图，合成弯矩图及转矩图 MNLFM BB   0 8 8 1 31  22 TMM  （该轴单向工作，转矩产生的剪切应力按脉动循环应力考虑，取 α =）     MNTMM AAA  222      MNTMM BBB  2222      MNTMM CCC  2222      MNTMM DDD  222  ④指出危险剖面的位置 如图 11中， 均为有应力集中的剖面，均有可能是危险截面。 由图 11 e）可知 B点处为 危险截面。 ⑤按弯扭合成应力校核轴的刚度 333  ddW  3mm mmNMNM  4m a x 104 1 mmNMNT  3m a x       MP aW TMca 232322   前已选定轴的材料为 45 钢， 正火 处理，。