空间环境多功能摩擦磨损试验装置设计及试验验证

发布时间：2017-04-26 23:02

  本文关键词：空间环境多功能摩擦磨损试验装置设计及试验验证，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：空间环境摩擦磨损试验机是研究材料空间环境摩擦学性能重要的基础实验设备。为满足在空间环境下评价摩擦副材料摩擦学性能对模拟实验装备技术的迫切需求,本文利用已有的空间环境模拟装置,根据典型摩擦副结构、尺寸及运动载荷形式,采用模块化设计思路设计、研制了与空间环境模拟装置配套的多功能摩擦学试验装置,通过更换不同附件来实现四种典型的摩擦副接触形式的摩擦磨损试验。主要研究工作如下:对摩擦磨损试验机进行模块化设计,通过实际应用分析,确定了摩擦磨损试验装置接触形式、运动方式和试验工况,以试验工况为纵系列,接触形式与运动方式的组合作为横系列构建摩擦磨损试验装置组合型谱;通过黑箱法确定摩擦磨损试验装置总体功能,对试验装置进行功能分析与分解,分解为最小功能单元形成功能分解图;通过聚类分析法对试验装置进行功能划分,形成驱动模块、摩擦模块、模拟环境模块、测控模块和支架模块,并对摩擦模块创建变形模块。根据试验装置设计要求,进行试验装置结构设计,包括驱动模块、摩擦模块和测控模块,根据常用四种接触形式:销盘/球盘、环块、端面、半环,设计四套变形摩擦模块,摩擦模块设计包括夹具系统设计和加载系统设计,并对传动接口进行设计,使试验机能够满足四种接触形式的摩擦磨损试验。对所设计、研制的试验装置系统进行力学分析,力学分析包括静力学分析和动力学分析,对加载杠杆和圆锥连接轴进行静力分析,由于模拟环境包括高低温环境,所以静力分析中涉及到温度的影响。动力学分析主要是对四种接触形式系统进行模态分析,得到系统的固有频率。最后对所设计、研制的试验装置性能和技术参数进行了试验验证,通过试验验证表明所设计多功能摩擦磨损试验装置,达到了设计技术指标要求,并具有较好可重复性和可比性,能够满足在空间环境下评价摩擦副材料摩擦学性能的实验需求。
【关键词】：试验机 摩擦学 模块化设计 有限元 试验验证
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH87
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 摩擦磨损试验方法12
• 1.3 模块化设计方法12-13
• 1.4 国内外研究现状13-16
• 1.5 摩擦磨损试验机研究发展趋势16
• 1.6 研究内容16-18
• 第2章 摩擦磨损试验机模块化设计18-34
• 2.1 摩擦磨损试验机产品型谱设计18-23
• 2.2 摩擦磨损试验机功能分析与分解23-26
• 2.2.1 确定摩擦磨损试验机总功能23-24
• 2.2.2 摩擦磨损试验机功能结构分析与分解24-26
• 2.3 摩擦磨损试验机功能模块划分26-33
• 2.3.1 子功能之间相关的定义及分类26
• 2.3.2 子功能之间的相关度的计算方法26-27
• 2.3.3 权重计算方法27-28
• 2.3.4 谱系聚类计算28-33
• 2.4 创建变型模块及其矩阵33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 多功能摩擦磨损试验装置整体设计34-52
• 3.1 试验装置设计要求34-35
• 3.2 环境模块35-36
• 3.2.1 实验舱结构35-36
• 3.2.2 真空抽气系统36
• 3.2.3 高低温系统36
• 3.3 驱动模块36-38
• 3.4 摩擦模块38-48
• 3.4.1 销盘/球盘摩擦模块39-42
• 3.4.2 环块接触形式42-44
• 3.4.3 端面接触形式模块44-45
• 3.4.4 半环接触形式模块45-47
• 3.4.5 传动接口设计47-48
• 3.5 测控系统48-51
• 3.5.1 扭矩检测49-50
• 3.5.2 力传感器50-51
• 3.5.3 温度传感器51
• 3.6 本章小结51-52
• 第4章 试验装置有限元仿真分析52-68
• 4.1 有限单元法基本原理与ANSYS软件简介52
• 4.1.1 有限单元法基本原理52
• 4.1.2 ANSYS软件简介52
• 4.2 加载组件和圆锥连接轴静力学分析52-63
• 4.2.1 加载组件静力分析53-57
• 4.2.2 圆锥连接轴与主轴接口静力学分析57-63
• 4.3 整机模态分析63-67
• 4.3.1 理论动力学模型64
• 4.3.2 动力学模型64-65
• 4.3.3 模态分析65-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第5章 试验装置试验验证68-77
• 5.1 大气环境下试验验证68-75
• 5.1.1 端面接触形式68-71
• 5.1.2 半环接触形式71-73
• 5.1.3 环块接触形式73-74
• 5.1.4 销盘接触形式74-75
• 5.2 真空高温环境下试验验证75-76
• 5.3 本章小结76-77
• 结论77-79
• 参考文献79-84
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果84-85
• 致谢85-86
• 作者简介86

【参考文献】

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本文编号：329384