本文關鍵詞：多功能摩擦磨損試驗機的設計研究　出處：《南京林業(yè)大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：為了對摩擦磨損現(xiàn)象及其本質進行研究、正確評價材料和環(huán)境等因素對摩擦磨損的影響,摩擦磨損試驗機是必不可少的試驗設備。市場上的大多數(shù)試驗機均為單一摩擦副運動形式的摩擦磨損試驗機,面對摩擦副接觸及運動形式的多樣性,經(jīng)常需要多臺摩擦副接觸及運動形式不同的試驗機以滿足不同實驗要求,這就增加了設備投入成本。本文以多功能摩擦磨損試驗機為設計研發(fā)目標,設計了一種結構簡單、成本低廉,可進行多種接觸及運動形式摩擦副試驗的多功能摩擦磨損試驗機。論文的內容主要包括試驗機的主體結構設計、UG三維建模及裝配、基于ANSYS Workbench的關鍵部件結構靜力學及動力學分析、基于UG運動仿真模塊的試驗機機械系統(tǒng)動力學仿真及優(yōu)化。論文的主要工作有:1、設計了一種可通過在同一旋轉主軸和上摩擦副聯(lián)接座上更換不同的摩擦副組件進行往復、端面及銷盤摩擦副試驗的多功能摩擦磨損試驗機。試驗機可對如下工況條件進行模擬:往復試驗載荷0~100N、行程60mm、往復頻率0.5~5Hz;端面試驗載荷0~500N、轉速30~3000rpm;銷盤試驗0~100N、線速度0.15~15m/s。2、對試驗機機械系統(tǒng),包括動力系統(tǒng)、加載系統(tǒng)及裝夾系統(tǒng)進行了詳細設計,利用UG對試驗機零部件進行了三維建模并完成了整機裝配和干涉檢驗;根據(jù)三維模型對三種摩擦副試驗的方法和裝配過程作了簡要介紹。3、利用有限元分析軟件ANSYS Workbench對旋轉主軸及豎直導柱進行了結構靜力學仿真,完成了強度和剛度校核;對旋轉主軸進行了模態(tài)分析得到了旋轉主軸的固有頻率及相應的臨界轉速,校核了試驗轉速范圍。4、利用UG運動仿真模塊對試驗機往復運動機構進行了動力學仿真分析,得到了最大工況下移動支架的位移、速度、加速度及受力特性曲線,而后根據(jù)仿真結果對往復機構進行了結構優(yōu)化,取得了良好效果。5、利用UG運動仿真模塊對試驗機加載系統(tǒng)的勻速加載過程進行了仿真分析,得到加載速度、加載位移及加載載荷特性曲線,驗證了加載系統(tǒng)設計的合理性。
[Abstract]:In order to study the phenomenon and nature of friction and wear, the influence of material and environment on friction and wear is evaluated correctly. Friction and wear testing machine is an essential test equipment. Most of the testing machines on the market are single friction pair movement of friction and wear testing machine, facing the friction pair contact and the variety of motion forms. It is often needed to meet different experimental requirements with different contact and motion of friction pairs, which increases the input cost of the equipment. This paper takes the multi-function friction and wear tester as the design research and development goal. A multifunctional friction and wear tester with simple structure and low cost is designed. The main content of this paper includes the design of the main structure of the testing machine. UG 3D modeling and assembly, structural statics and dynamics analysis of key components based on ANSYS Workbench. Simulation and optimization of mechanical system dynamics of testing machine based on UG motion simulation module. The main work of this paper is: 1. A kind of reciprocating assembly can be changed by replacing different friction pairs on the same rotating spindle and upper friction pair connecting seat. Multifunctional friction and wear testing machine for end face and pin-disc friction pair test. The test machine can simulate the following working conditions: reciprocating test load 0 ~ 100N, stroke 60mm, reciprocating frequency 0.5 ~ 5Hz; The end face test load is 0 ~ 500N, the rotational speed is 30 ~ 3000rpm; The mechanical system of the testing machine, including power system, loading system and clamping system, was designed in detail. The 3D modeling of the parts of the testing machine is carried out by UG, and the assembly and interference inspection of the whole machine are completed. According to the 3D model, the test methods and assembly process of three kinds of friction pairs are introduced briefly. 3. The structural static simulation of rotating spindle and vertical guide column was carried out by using the finite element analysis software ANSYS Workbench, and the strength and stiffness were checked. The natural frequency and the corresponding critical speed of the rotating spindle are obtained by modal analysis, and the range of the test speed is checked. 4. Using UG motion simulation module, the dynamic simulation analysis of reciprocating mechanism of testing machine is carried out, and the displacement, velocity, acceleration and force characteristic curves of the moving support under the maximum working condition are obtained. According to the simulation results, the structure of the reciprocating mechanism is optimized, and a good result. 5. The uniform speed loading process of the testing machine loading system is simulated and analyzed by UG motion simulation module. The loading speed, loading displacement and loading load characteristic curves are obtained, and the rationality of the design of the loading system is verified.
【學位授予單位】：南京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH87

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本文編號：1360927