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南京工程學(xué)院
工 業(yè) 中 心
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題 目 : 一種摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí): D 機(jī)加工 122 學(xué) 號(hào):231120414 學(xué)生姓名: 管磊鑫
指導(dǎo)教師: 劉桂芝,卞榮
2016 年 3 月 10 日
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
學(xué)生姓名
管磊鑫
學(xué) 號(hào)
231120414
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師姓名
劉桂芝/卞榮
職 稱
教授/講師
所在院系
工業(yè)中心
課題來源
自擬課題
課題性質(zhì)
工程設(shè)計(jì)
課題名稱
一種摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)的
采用文獻(xiàn)分析法、文本細(xì)讀法、比較法、綜合分析法等方法,進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)
的設(shè)計(jì),試驗(yàn)機(jī)主要由動(dòng)力系統(tǒng)、油箱、摩擦測(cè)試組件組成,其中,摩擦組件又由加載
組件及測(cè)力組件構(gòu)成。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容:
1、設(shè)計(jì)計(jì)算
a) 摩擦力測(cè)量機(jī)構(gòu)理論計(jì)算分析
b) 各零部件尺寸估算
2、機(jī)械制圖
a)圖紙清晰,布局合理,符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),無重大錯(cuò)誤;
b) CAD 繪制試驗(yàn)機(jī)裝配圖 0 號(hào)圖 1 張
c) 繪制其它典型零件 CAD 圖紙,合 0 號(hào)圖 1.5 張
3、翻譯有關(guān)外文資料
a) 文章大意、作者觀點(diǎn)基本正確,無重大語病
b) 專業(yè)術(shù)語翻譯正確
內(nèi)容和意義
4、按要求撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)
本課題研究的意義:
本課題對(duì)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì),摩擦磨損問題存在于人類物質(zhì)活動(dòng)的各個(gè)方
面。在汽車、發(fā)電、設(shè)備、冶金、鐵道、宇航、電子和農(nóng)機(jī)等各方面的機(jī)械都大量存在
著摩擦學(xué)的問題。其意義如下:
1、為了弄清磨損機(jī)理以減少有害的磨損,各國學(xué)者對(duì)材料在常溫下的各種磨損問
題均進(jìn)行了大量的研究,摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)是一種比不可少的工具。
2、促進(jìn)控制和改善機(jī)械的摩擦磨損狀況、提高使用壽命和工作可靠性,并促使其
研究不斷的深入和發(fā)展,擴(kuò)展該學(xué)科的研究領(lǐng)域和提高研究水平。
文獻(xiàn)綜述
隨著機(jī)械行業(yè)的發(fā)展,人們對(duì)磨擦危害的認(rèn)識(shí)有了新的提高。在工業(yè)生產(chǎn)中,嚴(yán)重 的摩擦?xí)鸸ぷ髁悴考哪p,從而影響到工件的性能以及使用壽命。所以在很多情 況下,我們需要抑制并且減小摩擦,這就需要我們對(duì)各種環(huán)境下的不同類型材料的摩擦 性能進(jìn)行研究。
為了弄清摩擦原理減少有害的磨擦,各國學(xué)者對(duì)材料在常溫下的各種磨擦問題進(jìn)行 了大量研究,但對(duì)高溫下的磨擦問題至今研究較少,這和高溫摩擦磨損試驗(yàn)裝置的缺乏 不無關(guān)系。自 1910 年第一臺(tái)磨料磨損試驗(yàn)機(jī)問世,到 1975 年美國潤滑工程師學(xué)會(huì)編著 的《摩擦磨損裝置》中所公布的不同類型的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)已達(dá)上百種,但大部分都是 常溫磨損試驗(yàn)機(jī)[1]。近幾十年來,摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)和試驗(yàn)方法雖然有了較大的發(fā)展,但 大多還是由企業(yè)和研究工作者根據(jù)工作需要和實(shí)際工況自行設(shè)計(jì)制造的,如高溫磨料磨 損試驗(yàn)機(jī),適合高分子及其復(fù)合材料試驗(yàn)用的高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)等。只有少數(shù)試驗(yàn)機(jī) 是由專門的試驗(yàn)機(jī)廠或儀器制造公司制造和供應(yīng)的,而且這些試驗(yàn)機(jī)大都結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià) 格較貴,這說明了磨損問題的復(fù)雜性和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室磨損試驗(yàn)研究的困難所在。
摩擦磨損試驗(yàn)的目的是為了對(duì)摩擦磨損現(xiàn)象及其本質(zhì)進(jìn)行研究,正確地評(píng)價(jià)各種因 素對(duì)摩擦磨損性能的影響,從而確定符合使用要求的摩擦副元件的最優(yōu)參數(shù)。[2]摩擦磨 損試驗(yàn)機(jī)是進(jìn)行高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)的有效設(shè)備,廣泛運(yùn)用于對(duì)各種高速刀具的高溫 摩擦磨損性能進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià),是高速切削和新型刀具材料研制開發(fā)和應(yīng)用的必備設(shè) 備。該設(shè)備是高速加工和刀具材料研究方向研究工作急需的基礎(chǔ)設(shè)備,該設(shè)備可以擴(kuò)展 該學(xué)科的研究領(lǐng)域和提高研究水平。
目前,按照摩擦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式可以將摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)分為五 大類。[3]這種分類方法突出摩擦元素的特點(diǎn)和對(duì)試驗(yàn)的特殊功能要求,從而便于采用設(shè) 計(jì)方法學(xué)原理對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這五大類分別是固體-固體摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、固體- 固體加磨粒(或固體-磨粒)的試驗(yàn)機(jī)、固體-液體加磨粒(或固體-液體)的試驗(yàn)機(jī)、 固體-氣體加磨粒的試驗(yàn)機(jī)、可控載荷、可控氣氛、高溫或低溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。[4]
第一類固體-固體摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。這類試驗(yàn)機(jī)又分為 5 小類[5],即單向滑動(dòng),往 復(fù)運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)(含滾滑),沖擊和微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)(根據(jù)需要可以在摩擦元素 間加或不加潤滑劑)。[6]每一小類試驗(yàn)機(jī)的摩擦副形式又有很多種,因而它們也各含有 許多種試驗(yàn)機(jī)??梢哉J(rèn)為,大部分摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)都屬于這一大類,它們可以重現(xiàn)粘著 磨損、磨粒磨損、表面疲勞磨損和摩擦化學(xué)磨損。從設(shè)計(jì)的角度來看,這一大類試驗(yàn)機(jī) 體現(xiàn)了摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
第二類固體-固體加磨粒(或固體-磨粒)的試驗(yàn)機(jī),統(tǒng)稱為磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)。[7] 根據(jù)試件的磨損特性和運(yùn)動(dòng)特性又可以將其分為三小類,即三體、二體和動(dòng)載。[8]與第 一類試驗(yàn)機(jī)相比,三體磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)的不同點(diǎn)是要在摩擦副的摩擦面上加磨粒。固定 磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)的摩擦副一方是固定磨粒(一般都采用砂布盤),另一方則可設(shè)計(jì)成各 種形式,其特例是研究單個(gè)磨粒磨損的試驗(yàn)機(jī)。在這一類試驗(yàn)機(jī)中,摩擦副多為銷-盤
文獻(xiàn)綜述
式或銷-板式。為了防止偏磨,銷最好能夠自旋,但是摩擦路跡一般不重復(fù)。自由磨粒 磨損試驗(yàn)機(jī)可以設(shè)計(jì)成試件運(yùn)動(dòng)、磨粒運(yùn)動(dòng)和試件與磨粒同時(shí)運(yùn)動(dòng)的三種形式。
第三類固體-液體加磨粒(或固體-液體)的試驗(yàn)機(jī),其特殊功能是使含磨粒(或 不含磨粒)的液體沖刷固體表面,因而關(guān)鍵是要形成有一定流速的液流。[9]利用泵、勢(shì) 能和離心力均可達(dá)到這種目的。從相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理出發(fā),也可以讓試件相對(duì)于液體運(yùn)動(dòng)。 液流和試件形成的沖擊角是一個(gè)重要參數(shù),通常要求可調(diào)。
第四類固體-氣體加磨粒的試驗(yàn)機(jī),其功能是使含磨粒的氣流去沖刷固體表面。作 為這類試驗(yàn)機(jī)的特例是單顆磨粒沖擊裝置。對(duì)于這類試驗(yàn)機(jī)來說,磨粒向試件的沖擊角 也是一個(gè)重要參數(shù),同樣要求可調(diào)。
第五類除了以上所述之外的特殊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。[10]可控載荷、可控氣氛、高溫或 低溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)均可歸入此類。其中,可控載荷指的是在摩擦過程中摩擦元素所受 的載荷是變化的??煽貧夥漳Σ聊p試驗(yàn)機(jī)的特殊要求是抽真空、通入或不通入特種氣 體和控制或不控制濕度等。密封問題對(duì)其十分重要。非接觸式傳動(dòng)——力傳動(dòng)在這類試 驗(yàn)機(jī)上可以得到充分的應(yīng)用。高溫或低溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)要求產(chǎn)生高溫或低溫,因而需 要考慮高溫隔熱和低溫防護(hù),其選材也要能夠滿足高溫或低溫的要求。
本次設(shè)計(jì)主要研究固體-液體加磨粒(或固體-液體)的試驗(yàn)機(jī),這種摩擦磨損實(shí) 驗(yàn)機(jī)效果較好,該設(shè)計(jì)在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下,力求結(jié)構(gòu)簡單,制造成本低廉,沒有 一味地追求高精度,適合進(jìn)行實(shí)際的生產(chǎn)。
參考文獻(xiàn): [1]武文忠,郝建東,蘇俊義.高溫磨損試驗(yàn)機(jī)的研制.北京:試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī),2002, 42(1,2),15~17 [2]桂長林,沈健.摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ):Ⅰ[1].摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的分類和特點(diǎn)分析。 合肥:固體潤滑.1990,10(1),48~55 [3]桂長林,沈健.摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ):II 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)方法的研究。合 肥:固體潤滑。1990,10(2),120~136 [4]楊學(xué)軍,趙浩峰,趙昕月.高溫銷盤磨損試驗(yàn)機(jī)的研制.太原:太原理工大學(xué)學(xué)報(bào),2005, 36(4),477~479 [5]李霞,許志慶,楊永.高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的總體設(shè)計(jì).北京:中國儀器儀表,2003 [6]??烧鹬竞?。MPX—2000 型盤銷式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的改裝.北京:機(jī)械科學(xué)與技 術(shù)。1999.18(3),470~471,474
[7]何國仁,曾漢民,楊桂成.高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的研制.北京:北京:試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn) 機(jī).1991,31(5),11~16 [8]王斌,蔡興旺.一種摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì).北京:農(nóng)機(jī)化研究。2003,10,118~119 [9]馮辛安.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社。2004 年 1 月 [10]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(單行本)機(jī)械傳動(dòng).北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2004 年 1 月
研究內(nèi)容
該設(shè)計(jì)在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下,力求結(jié)構(gòu)簡單,制造成本低廉,設(shè)計(jì)中采用了較
為簡單的方法實(shí)現(xiàn)了相同的功能,采用文獻(xiàn)分析法、文本細(xì)讀法、比較法、綜合分析法
等方法,進(jìn)行的設(shè)計(jì),試驗(yàn)機(jī)主要由動(dòng)力系統(tǒng)、油箱、摩擦測(cè)試組件組成,其中,摩擦
組件又由加載組件及測(cè)力組件構(gòu)成。對(duì)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵零部件進(jìn)行
校核。
1. 摩擦試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及原理分析
2. 動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì):包括摩擦副運(yùn)動(dòng)形式、載荷預(yù)估、動(dòng)力傳輸
3. 摩擦測(cè)試組件設(shè)計(jì):包括加載組件及測(cè)力組件
4. 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及應(yīng)用
5. 箱體設(shè)計(jì)及零部件的校核
研究計(jì)劃
研究周期與時(shí)間安排
畢業(yè)設(shè)計(jì)起止日期:2.22~6.03(第一周~第十五周)
第 1 周 (2.22-2.26) 收集資料,學(xué)習(xí)有關(guān)書籍文獻(xiàn)。
第 2 周 (2.29-3.04) 搜集設(shè)計(jì)過程中所要遵照的有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行學(xué)習(xí),提出初
步設(shè)計(jì)所采用的方案;
第 3 周 (3.07-3.11)完成開題報(bào)告及外文材料翻譯;
第 4 周 (3.14-3.18)完成試驗(yàn)機(jī)的三維草圖設(shè)計(jì)及摩擦系數(shù)的計(jì)算;
第 5 周 (3.21-3.25)完成裝配圖草圖設(shè)計(jì);
第 6 周 (3.28-4.01)進(jìn)行各零部件設(shè)計(jì),進(jìn)行機(jī)械制圖工作
第 7 周 (4.04-4.08)畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查
第 8 周 (4.11-4.15)進(jìn)行 CAD 繪制零件圖
第 9 周 (4.18-4.22)完成零件圖繪制,同期準(zhǔn)備論文的撰寫
第 10 周 (4.25-4.29)完成裝配圖、零件圖的繪制
第 11 周 (5.02-5.06)遞交論文初稿
第 12 周 (5.09-5.13)修改論文并定稿
第 13 周 (5.16-5.20)論文評(píng)審及答辯資格確定
第 14 周 (5.23-5.27)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯
第 15 周(5.30-6.03)整理資料存檔
特色與創(chuàng)新
1.該設(shè)計(jì)在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下,設(shè)計(jì)的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單。
2.采用常見的零部件及材料制造,成本低廉。
3.無液壓件,加載組件緊湊穩(wěn)定,測(cè)力組件零件少,測(cè)量簡單,減少了中間誤差。
4.該設(shè)計(jì)具有一定的靈活性,可通過更換不同的摩擦副或不同摩擦系數(shù)的彈簧,
進(jìn)行不同種類的摩擦磨損試驗(yàn)。
指導(dǎo)教師
指導(dǎo)教師簽名:
意 見
年 月 日
分中心意見
中心意見
分中心主任簽名:
教學(xué)主任簽名:
年 月 日
年 月 日