多功能摩擦磨损试验机的设计研究
本文关键词:多功能摩擦磨损试验机的设计研究 出处:《南京林业大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:为了对摩擦磨损现象及其本质进行研究、正确评价材料和环境等因素对摩擦磨损的影响,摩擦磨损试验机是必不可少的试验设备。市场上的大多数试验机均为单一摩擦副运动形式的摩擦磨损试验机,面对摩擦副接触及运动形式的多样性,经常需要多台摩擦副接触及运动形式不同的试验机以满足不同实验要求,这就增加了设备投入成本。本文以多功能摩擦磨损试验机为设计研发目标,设计了一种结构简单、成本低廉,可进行多种接触及运动形式摩擦副试验的多功能摩擦磨损试验机。论文的内容主要包括试验机的主体结构设计、UG三维建模及装配、基于ANSYS Workbench的关键部件结构静力学及动力学分析、基于UG运动仿真模块的试验机机械系统动力学仿真及优化。论文的主要工作有:1、设计了一种可通过在同一旋转主轴和上摩擦副联接座上更换不同的摩擦副组件进行往复、端面及销盘摩擦副试验的多功能摩擦磨损试验机。试验机可对如下工况条件进行模拟:往复试验载荷0~100N、行程60mm、往复频率0.5~5Hz;端面试验载荷0~500N、转速30~3000rpm;销盘试验0~100N、线速度0.15~15m/s。2、对试验机机械系统,包括动力系统、加载系统及装夹系统进行了详细设计,利用UG对试验机零部件进行了三维建模并完成了整机装配和干涉检验;根据三维模型对三种摩擦副试验的方法和装配过程作了简要介绍。3、利用有限元分析软件ANSYS Workbench对旋转主轴及竖直导柱进行了结构静力学仿真,完成了强度和刚度校核;对旋转主轴进行了模态分析得到了旋转主轴的固有频率及相应的临界转速,校核了试验转速范围。4、利用UG运动仿真模块对试验机往复运动机构进行了动力学仿真分析,得到了最大工况下移动支架的位移、速度、加速度及受力特性曲线,而后根据仿真结果对往复机构进行了结构优化,取得了良好效果。5、利用UG运动仿真模块对试验机加载系统的匀速加载过程进行了仿真分析,得到加载速度、加载位移及加载载荷特性曲线,验证了加载系统设计的合理性。
[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.
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH87
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,本文编号:1360927
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