重负荷往复摩擦磨损试验机关键技术研究

发布时间：2017-05-16 03:07

  本文关键词：重负荷往复摩擦磨损试验机关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,新型材料不断地改进发展,其摩擦学特性也越来越优异,诸如关节轴承这种通用机械零件,大量应用于航空、铁路、军事及其他尖端科技领域,往往需要在重负荷(200-500KN)条件下工作,对材料的可靠性和使用寿命的要求更为严格。针对行业中对于重负荷往复摩擦磨损试验机研究的空白,研制了用于评价重负荷条件下材料摩擦磨损性能的重负荷往复摩擦磨损试验机,并开发了包含数据采集、处理、控制和存储功能的高精确性、稳定性和人机交互友好的试验机测控系统。 首先对重负荷往复摩擦磨损试验机的机械结构、液压加载方式等进行改进,以满足试验机重负荷的要求,运用SolidWorks软件建立了试验机三维模型,通过ANSYS Workbench有限元软件分析了试验机结构静动态力学性能,分别进行了静力学分析、模态分析以及谐响应分析,分析结果为试验机的使用频率范围和结构优化提供了理论依据,研究表明试验机的静动态性能良好,满足使用要求。 同时,基于目前摩擦试验机测控系统的特点,讨论了试验机测控系统总体设计原理,阐述了试验机测控系统硬件平台搭建的相关问题,包括试验参数的获取,试验数据的通讯以及抗干扰措施等等。基于模块化方法,借助Visual Basic和Visual C++开发了人机交互友好的试验机测控系统软件,并对主要功能界面加以说明。着重研究了试验过程中动态摩擦力信号的分析及处理方法,通过数学建模计算出对测试结果产生误差影响的惯性力,运用Butterworth数字滤波器对动态摩擦力进行滤波处理； 最后,通过重负荷试验、高转速试验和常规性试验三个方面验证试验机的静动态力学性能、试验机测控系统硬件以及试验机测控系统软件的性能。试验结果良好,试验机工作可靠稳定。
【关键词】：重负荷 往复摩擦试验机 模态分析 测控系统 动态摩擦力
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH87
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-24
• 1.1 研究背景及意义16
• 1.2 摩擦磨损试验机简介16-19
• 1.2.1 摩擦磨损试验机概述16-17
• 1.2.2 摩擦磨损试验机的研究现状和发展趋势17-19
• 1.3 结构动态特性分析研究概况19-20
• 1.4 摩擦试验机测控系统20-22
• 1.4.1 摩擦磨损试验机测控技术研究现状20-21
• 1.4.2 摩擦磨损试验机测控系统应用软件21-22
• 1.5 本课题研究主要内容22-23
• 1.6 本章小结23-24
• 第二章 往复摩擦试验机结构工作原理24-29
• 2.1 主机结构工作原理24-27
• 2.1.1 试验机结构简述24-25
• 2.1.2 驱动及传动部分25-26
• 2.1.3 试样装夹部分26
• 2.1.4 试验载荷加载部分26-27
• 2.2 液压系统加载原理27-28
• 2.3 电气控制系统原理28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 试验机结构静动态性能分析29-44
• 3.1 往复摩擦试验机整机有限元建模29-32
• 3.1.1 有限元建模概述29
• 3.1.2 试验机实体模型的建立29-30
• 3.1.3 试验机有限元建模30-32
• 3.2 往复摩擦试验机的静力分析32-36
• 3.2.1 静力分析的目的32
• 3.2.2 静力分析的有限元基本理论32-33
• 3.2.3 试验机受力分析33-34
• 3.2.4 整机模型的静力分析34-36
• 3.3 往复摩擦试验机的模态分析36-41
• 3.3.1 模态分析的意义36
• 3.3.2 模态分析理论36-37
• 3.3.3 试验机振源频率确定37-38
• 3.3.4 整机模态分析38-40
• 3.3.5 机架模态分析40-41
• 3.4 往复摩擦试验机的谐响应分析41-43
• 3.4.1 谐响应分析基本理论41-42
• 3.4.2 整机谐响应分析42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 往复摩擦试验机测试系统设计44-58
• 4.1 试验机测试系统总体设计44-45
• 4.1.1 测试技术概述44
• 4.1.2 试验机测试系统总体设计44-45
• 4.2 试验机测试系统硬件平台搭建45-50
• 4.2.1 试验参数的获取与处理45-47
• 4.2.2 试验数据的通讯47-49
• 4.2.3 测试系统抗干扰措施49-50
• 4.3 试验机测试系统软件平台设计50-57
• 4.3.1 测试系统软件平台总体模块化设计50-52
• 4.3.2 测试系统软件的关键技术52-53
• 4.3.3 主要功能界面53-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 动态摩擦力的分析及处理58-66
• 5.1 概述58
• 5.2 往复运动部分运动分析58
• 5.3 动态信号数学模型的建立58-62
• 5.3.1 往复直线运动位移X(t)59
• 5.3.2 往复直线运动速度v(t)59-60
• 5.3.3 往复直线运动加速度a(t)60
• 5.3.4 惯性力计算60-62
• 5.4 动态摩擦力的数据处理62-65
• 5.4.1 动态摩擦力信号频域分析62-63
• 5.4.2 Butterworth滤波器基本思想63-64
• 5.4.3 动态摩擦力的滤波处理64-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第六章 试验调试与分析66-75
• 6.1 试验设备及试验条件66-67
• 6.2 试验方案及结果67-74
• 6.2.1 重负荷试验67-69
• 6.2.2 高转速试验69-71
• 6.2.3 常规试验71-73
• 6.2.4 试验结果分析73-74
• 6.3 本章小结74-75
• 第七章 总结与展望75-77
• 7.1 课题总结75-76
• 7.2 课题展望76-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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