四球磨擦试验机主机设计说明书

毕 业 设 计题 目 四球摩擦试验机主机设计 学 院专 业班 级学 生学 号指导教师二一 一 年 五 月 二十三 日济南大学毕业设计- 1 -1 前言1.1 国内外摩擦试验机的研究现状以及发展趋势四球摩擦试验机是国际上普遍使用的润滑剂模拟评定的试验装备，摩擦副（或称摩擦偶件）是由四个钢球组成的，四个钢球的球心组成一等边四棱锥体，下面四个钢球用油盒固定在一起，上面一个钢球通过专用弹簧夹头固定在主轴上。目前国内典型四球摩擦试验机（MRS-10A 型）测量控制系统主要由传感器和以单片机为核心的二次仪表构成，试验载荷的控制是用步进电机拖动一个负载保持阀来实现。国际上摩擦磨损试验机以美国 Falex 微机控制多功能摩擦磨损试验机测量控制系统最具有代表性。四球试验机的评定对象是各种润滑剂，环境较油腻，最多的试验为极压试验，每次试验过程仅为 10 秒钟 【1】 。随着现代科学技术的进步，摩擦磨损测试技术呈快速发展之势，摩擦磨损试验机呈以下发展趋势：（1） 、以高性能的电机系统取代机械变速系统：目前，高性能的电机系统已经比较成熟，调速比可以达到一比几百、几千甚至更高。利用这种系统既可以实现转动，也可以实现摆动和直线运动。由高性能电机直接驱动主轴，不仅能使机械结构大大简化，而且还能降低试验机的摩擦损耗，提高整机的寿命和可靠性。但高性能电机系统价格比较昂贵；（2） 、在摩擦磨损试验机上应用微型计算机：微型计算机的价格低廉，操作简单，性能稳定，不仅可以取代以往的二次仪表对试验机进行控制，而且还可以对测试参数进行自动采集和数据处理，因而能使试验机的功能大大加强 【2】 ；（3） 、改进测试手段；（4） 、提高稳定性，提高测试精度。1.2 研究摩擦试验机的目的和意义由于磨损在生产生活中存在的广泛性，给国民经济带来的损失极其巨大。有摩擦一般都有磨损，摩擦造成了巨大的能源、材料的消耗和经济损失。据估计，仅磨料磨损每年就使工业国家损失国民生产总值的 1%-4%。按艾尔的的估计，磨损给工业国带来的损失可达国民生产总值的 2 -8%。美国曾估计，磨损造成的损失是摩擦造成的能量损失的 12 倍。所以对摩擦学的研究具有重要的意义。摩擦学研究的主流之一是摩擦实验的研究，摩擦学实验不仅是摩擦学进步的强有力的动力源，同时也为摩擦学学科的进一步发展提供丰富的资料积累。摩擦试验机是摩擦学领域的测试仪器，四球摩擦试验机能快速、准确的评定润滑剂的各项承载指标，对润滑剂在生产中的合理应用具有重要意义，因此其研究和发展也具有深远的意义。济南大学毕业设计- 2 -1.3 国内外的几种常见的摩擦实验机1.3.1 四球摩擦试验机四球摩擦试验机主要是以滑动摩擦的方式，在极高的点接触压力的条件下，用于评定润滑剂的承载能力的试验机。包括最大无卡咬负荷 Pb，烧结负荷 Pd，综合值ZMZ 三相指标，在实际的应用中根据润滑剂各种不同的用途来选用不同的指标 【3】 。1.3.2 高温高速销盘摩擦试验机该机主要用于平定金属、非金属及复合材料等材料在各种条件下的摩擦性能，可在改变温度、速度、负荷、摩擦配偶材料、表面粗糙度、硬度等参数的各种情况下进行试验，可测量材料摩擦温升、摩擦系数等值。该机适用于科学研究、教学实验、质量监督、航空航天、钢铁冶金、塑料、陶瓷、建工建材、军工等领域。主要技术规格及参数：主轴转速范围：60r/min12000r/min(盘式样外径 160mm)；主轴转速示值准确度：在 1000r/min 以下，示值误差不超过2r/min ，示值重复性误差不大于 2r/min；在 1000r/min 以下，示值相对误差不超过0.2%，示值重复性相对误差不大于 0.2%；高温炉温度范围：室温800；高温炉温度控制精度（波动）：100800 范围内不超过 3；高温炉密封性能：在连续充入氮气（纯度 99.9%以上）的条件下，炉内氮气含量应能达到 0.5%以下；试验力范围：75N450N（销式样外径 14mm，截面积约 150mm2 ）；可测量最大摩擦力矩：20N.m；极限性能：在 800、12000r/min、空载条件下，主轴正常连续运转时间不少于 15min【4】 。1.3.3 金属加工液攻丝扭矩模拟评定试验机该机主要用于各种金属加工液，包括切削液，少、无切削液等润滑性能的模拟评定，也可用于不同材质的金属可加工性能的研究，还可用于丝锥的寿命试验及节能试验，为丝锥的设计提供精确合理的数据。主要技术规格及参数：最大工作扭矩：25Nm；主轴转速范围：15600r/min（301000r/min)无级可调；扭矩采样区间设置范围：19999；记录仪走纸速度：25mm/s；50mm/s；标准螺尖丝锥规格：M10；标准螺母坯件底孔尺寸：8.538mm（切削）、9.337mm（挤压）该机主要用于各种金属加工液，包括切削液，少、无切削液等润滑性能的模拟评定，也可用于不同材质。济南大学毕业设计- 3 -1.3.4 屏显端面摩擦试验机该试验机是以端面滑动摩擦形式，在浸油润滑和无油润滑状态下对环状试样施加较高的端面试验力，用于平定材料的摩擦性能 【5】 。可应用于选择摩擦副配对材料，材料抗性能的研究。主要技术规格及参数最大试验力：10kN 示值精度：1%；主轴转速：3002800r/min ，无级调速；精度：10r/min； 最大摩擦力：300N，示值精度：3%；温度测量范围：室温200，精度2；时间设定：1s9999min； 采用计算机数据采集，通过屏幕显示各主要参数，根据试验要求打出试验曲线及报告。 1.3.5 高速环快试验机该机主要用于中高档汽车齿轮油，如 GL-3、GL-4、GL-5 等抗擦伤性能的模拟评定，也可用于各种金属、非金属材料及涂层等的性能研究。主要技术规格及参数如下： 最大试验力：3000N；最大测定摩擦力：300N；主轴转速范围：1002000r/min（5000r/min ）无级可调；试验油温度范围：室温100；时间显示与控制范围：109999s（min）；标准试环尺寸：49.22mmx13.06mm；标准试块尺寸：口 12.32mmx19.05mm；试验机外形尺寸（长 x 宽 x 高）mm:1000mmx700mmx1600mm；适用标准：GB/T 12444.2-90 金属试验方法：环块型试验 【6】 。济南大学毕业设计- 4 -2 试验机总体设计方案2.1 四球摩擦试验机的总体设计目标试验机总体设计目标见表格 2-1表 2.1 试验机的设计参数序号 技术名称 技术参数1 最大试验力（ ）kN12 试验力测量范围 最大试验力的 0.4%-100%3 试验力示值数显装置回零误差 FN%2.04 试验力长时间自动保持示值相对误差 15 测定最大摩擦力矩（ ）mN 2.56 摩擦力矩示值相对误差 5.27 摩擦力臂距离（ ） 508 摩擦力荷重传感器（ ） 509 特殊减速系统（ ）min/r0.051910 无级变速系统（ ） 1190011 100 以上主轴转速误差i/r 不大于 rpm512 100 以下主轴转速误差n不大于13 试验机主轴锥度 1:714 试验介质 水、油、磨料、泥浆等15 试验机主轴与下副盘最大距离（ ）m7516 试验机主轴控制方式 手动控制 转数控制 时间控制 摩擦力矩控制济南大学毕业设计- 5 -17 试验机主电机输出最大力矩（ ）mN5.518 试验机外形尺寸（长 宽 高） （ ）595 680 1555四球摩擦试验机是国际上普遍使用的润滑剂模拟评定试验装备，摩擦副是由四个钢球组成的，四个钢球的球心组成一等边四棱锥体，下面三个用油盒固定在一起，上面一个钢球通过专用弹簧夹头固定在主轴上，在试验过程中，所有四个钢球的接触点都必须浸没在待测的润滑剂中，用滑动摩擦的形式，在极高的点接触压力条件下来评定润滑剂的承载能力，还可以进行长时间磨损试验，测定摩擦力，计算摩擦系数 【7】 。四球摩擦试验机作为一种模拟评定测试仪器，主要用于研究开发各种中高档系列液压油，齿轮油和内燃机油等。也可以用于研究耐磨材料的摩擦特性。四球摩擦试验机是由主轴驱动系统、各种摩擦副专用夹具、油盒与加热器、摩擦力矩测定系统、摩擦副下副盘升降系统、弹簧式微机施力系统、液压施力系统、操作面板系统以及试验机的减震垫铁等部分组成 【8】 。这些装置都安装在以焊接机座为主体的机架中。试验机下部是机座，机座中装有活塞、油缸以及静压轴承，机座的后部装有液压油源，在机座的上部是主轴及驱动系统。2.2 四球摩擦试验机的主机设计方案四球摩擦试验机主要由主轴及其驱动系统、液压施力系统、静压施力系统、弹簧式微机施力系统等部分组成。试验机下部是机座，机座装有油缸、活塞和静压轴承，机座后部装有液压油源，在机座的上部是主轴及驱动系统，在主轴和活塞之间是摩擦副和摩擦力测量机构 【10】 。本课题设计的四球摩擦试验机结构框图如下，该机器的结构设计包括以下内容：（1） 、主轴及驱动系统（2） 、油盒与摩擦副加热升温系统（3） 、下导向主轴与下摩擦副盘，摩擦力矩传感系统（4） 、弹簧式微机施力系统（5） 、试验机控制面板系统（6） 、试验机减震垫铁该四球摩擦试验机的方案图如图 2.1 所示：济南大学毕业设计- 6 -下夹头；下摩擦副步进电机交流伺服电机下施力板上施力板主轴圆弧齿同步带下导向主轴止推球轴承；负荷传感器弹簧蜗杆涡轮图 2.1 主轴系统方案图四球摩擦试验机的机座右上部有工作台和拉板划缝，工作的时候可以将工作台济南大学毕业设计- 7 -给拉出来，将台式双笔 250mm 高精度快速记录仪放置在工作台上。通过两组双组铂热电阻和摩擦力矩传感器可以自动记录试验的过程，摩擦力矩时间和温度时间曲线，该记录仪器的灵敏度可以达到 0.25%，灵敏度可以达到 5mv/mm，记录笔的笔速为 1000mm/s，记录仪采用的是折叠式记录笔，走低速 12 档，有 14 量程和19 量程供测定温度和摩擦力矩选用。四球摩擦试验机的机座右上方是试验机的面板操纵系统，左上方是主轴系统喝油盒，摩擦副，各种传感仪器等，在机座的左下部是试验机的微机自动加荷系统和试验机弹簧式施力系统，右下部是工具箱，试验机的吊装工具就放在其内，在机座周围有门，打开时能清楚看到内部结构，以便对试验机进行调试和检修。主轴是由无极直流电机和脉宽调速控制系统组成，该系统的电机额定力矩为 5Nm，脉宽调速范围为 1250v/min，无级恒扭矩，高速精度为 1%，该直流电机最大功率为 2.2kw，在主轴和直流电机上部分别装有从动和主动特制的圆弧形带轮，通过圆弧齿同步带把直流电机的功率传递到主轴上。这种圆弧齿同步带的优点是准确同步而不打滑，无需润滑，无污染，传动噪声小，效率高，节能和适应寿命长等特点。它可以代替链传动，齿轮传动，三角带和梯形齿同步带。为拉使主轴能够有更低的运动速度，本试验机还附有一套 20:1 的减速装置，它是由梯形齿同步带和两对减速齿轮以及一对径向球轴承组成的。主轴上部装有一套径向球轴承，在其下部装有一对背靠背径向止推轴承，可以承受最高达 2000 的轴向试验力。本主轴传动系统可以在N0.052000r/min 高达 1:40000 的无级变速系统，由于应用了脉宽调速系统使其在低转速下具有高的传动力矩，它完全改变了可控无级变速系统在低转速下传动力矩成倍递减的缺点。主轴的下端有 M30 1.5 的外螺纹，用来安装摩擦副保护罩和测定摩擦量的特殊附件。四球摩擦试验机试验力的施加是通过弹簧式施力系统与微机控制步进电机系统自动进行的。步进电机通过一对径向止推球轴承，传递一对减速比为 80:1 的涡轮蜗杆运动副。涡轮固定着一根丝杠，由一对径向止推滚子轴承使下螺母施力板上下移动， （丝杠的左右各有一根固定立柱做导向） ，通过施力板的上下移动压缩施力弹簧，然后弹簧压缩上施力板，上施力板带动荷重传感器把试验力施加在不同的摩擦副上产生接触压力，并按要求进行试验。济南大学毕业设计- 8 -3 四球摩擦试验机主轴及驱动系统设计3.1 四球摩擦试验机主轴设计轴是组成机器运动的主要零部件之一，一切作为回转运动的机械传动零件，都必须安装在轴上才能进行运转和动力传递。因此可以说轴是至关重要的零件，其主要功能就是支撑回转零件的运动以及动力的传递。按照轴能承受载荷类型的不同，轴可以分为传动轴，心轴和转轴三大类。工作中只承受扭矩而不承受弯矩的轴称为传动轴，其主要用途就是传递动力。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴，心轴又分为转动心轴和固定心轴两种。在工作中既能承受弯矩又能承受扭矩的轴称为转轴。设计轴与其他零件的设计类似，包括工作能力和结构设计这两个方面的计算内容。设计轴的结构是根据轴上面安装的零件、零件的定位以及轴的制造工艺等方面的 要求，合理确定出轴的尺寸和结构形式。轴的结构设计，会影响到轴的工作能力和轴上零件工作的可靠性，如果设计不合理会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难。因此，轴的结构设计是四球摩擦试验机主机设计的重要内容。轴的工作能力计算是指对轴的强度、刚度和震动稳定性方面的计算。大多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时就只需要对轴进行强度计算，以防止轴在工作过程中的断裂和塑性变形。而如果轴有较高的刚度要求和受力比较大的细长轴，还应该对轴进行刚度计算，以防止轴在工作的过程中产生较大的弹性变形。对于高速运转的轴，还应该对其进行进行稳定性计算，以防止发生共振而破坏机器。轴的结构设计包括定出轴的外形和全部的结构尺寸。轴的主要取决于一下几种因素：轴上安装零件的尺寸、类型数量以及与轴连接的方式；轴在机器中安装的位置以及形式；轴所承受的载荷大小、性质、方向以及分布的情况；轴的加工工艺等。轴的材料主要选择碳钢和合金钢。在一般工作温度情况下，各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不大，因此在对钢的种类选择和决定对钢的热处理方法时，主要是根据轴的强度和耐磨性要求，而不是根据轴的弯曲和扭转刚度。本次四球摩擦试验机主机的设计其主轴选用的是空心轴，其下端有一个 1:7 的锥孔，可以安装各种各样的摩擦副上夹头。例如，销盘夹头和销盘摩擦副，空心导向主轴内部有一个拉杆，当销摩擦副等装入主轴锥孔内时，旋紧拉杆可确保导向主轴与各个摩擦副上夹头在主轴锥孔内不产生任何的相对滑动。在常温油盒上济南大学毕业设计- 9 -有两个不锈钢制成的半圆形保箱盖，试验时保箱盖是静止的，与旋转的导向主轴之间没有接触。主轴图如下所示：图 3.1 主轴3.2 电动机的选择电动机类型的选择主要是根据工作机械的工作载荷特性，有无冲击、过载情况，调速的范围，起动、制动的频繁程度以及输电网的供电情况等因素。直流电机由于需要直流电源，结构比较复杂，价格较其他类型电机高，因此当存在交流电机的性能能够满足工作机械的要求时，一般不再采用直流电机。现在一般采用三相异步交流电机。由于主传动系统没有特殊要求，选用交流电机（三相异步电动机） 。三相电动机为我国推广采用的新设计产品。适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体的场合，以及要求具有较好的启动性能的机械 【12】 。3.2.1 选择电动机的功率标准电动机的功率容易由额定功率表示，所选择的电动机的额定功率等于或者大于工作要求的功率。功率小于工作要求的电动机，则电动机将不能保证机器的正常的运转，或者使动机长期的过载，发热过大而过早的损坏；功率过大则会增加成本，并且由于效率和功率输出低而造成浪费。电动机的功率主要由运行时发热的条件限定，在不变或者变化很小的载荷下长期运转的机器，只要电动机的负载不超过额定值，电动机不会发生过热，通常不必对发热和启动力矩进行校验。所需电动机的功率为：济南大学毕业设计- 10 -/wdP（3.1）式中： -工作实际需要的电动机输出的功率， ；dPKW-工作机所需要输入的功率， ；w-电动机至工作机之间的传动装置总效率，总的效率为 n.210工作机所需要的功率 应该由机器的工作阻力和运动参数计算求出，此机器分wP两部分的功率，分别是主轴系统功率和压装功率。kwFvPw10（3.2）式中：为工作机的阻力单位为 ；FN为工作机的线速度单位为 ；vsm其中， ， ， ., 分别为传动装置中的每一个传动副、每对轴承、012n每个联轴器的效率。经过计算得出 87.所以经过计算得出 32dP3.2.2 选择电动机的转速和型号类型相同的电动机，功率相同的情况下有多种转速可以选择。如果选用低转速的电动机，因为极数比较多而导致轮廓尺寸以及重量较大，因此价格也会比较高，但是可以使传动装置的总传动比以及尺寸减小，选择高转速的电动机则情况相反。综合各种因素以及传动比要求考虑，选用同步转速为 1000r/min 的电动机。根据电动机类型、结构、容量和转速，通过文献机械设计手册 12-1 表查询出电机的型号为：Y132S-6。相关的一些技术数据为：额定功率为 3Kw，满载的转速为 960r/min。由机械设计手册表 12-3 得出电机的安装和外形尺寸：A=216mm， B=178mm， C=89mm， D=38mm， AC=270mm， L=475mm， E=80mm， BB=200mm。济南大学毕业设计- 11 -所选电机的极数为 4，安装电机的方式为卧式。4 四球摩擦试验机下导向主轴设计4.1 下导向主轴与下摩擦副副盘及摩擦力矩传感系统下导向主轴副盘，直线球轴承，两个径向球轴承，试验力传感器，摩擦力矩传感器，止推球轴承，背紧螺母，滚花螺钉，在更换夹头和装卸各种摩擦副时必须操作背紧螺母与滚花螺钉，直线球轴承可以使下导向主轴上下运动摩擦力小，轻便灵活，它可使在施加试验力时具有最高的灵敏度，径向球轴承可以使传递摩擦力矩时数显准确可靠。本试验机附件标准力矩盘和专用标准牛顿砝码，可以定期对摩擦力矩进行标定，试验力的定期传递标定是由专用工具和标准牛顿砝码进行检定，以确保本试验机试验力与摩擦力距按计量法规定传递精度准确可靠。济南大学毕业设计- 12 -图 4.1 导向主轴4.2 下导向主轴的强度计算 下导向主轴的强度是根据导向主轴所受到的扭矩来计算的。在进行轴的结构设计时，通常采用这种方法对轴进行一个初步的估算。下导向主轴可以选用实心轴，材料可以选择 45 号钢。轴的扭转强度的条件是：TTt dnpW32.095（4.1）轴的抗扭截面系数为：3.0dT（4.2）济南大学毕业设计- 13 -式中：扭转切应力，单位为tMP轴的抗扭截面系数，单位为TW3m轴所受到的扭矩，单位为 N截面处轴的直径，单位为d轴许用的扭转切应力，单位为T MPa根据上面的式子可以推导出，要想轴满足强度条件，必须达到轴截面处直径，如果符合这个条件，则轴达到强度要求。30npAd通过以上的公式，代入数据可以得出 ， ，可以取PaT462130A计算出下导向轴的最小直径为 31 ，所以满足强度要求。MPaT40 m4.3 下导向轴扭转刚度的设计与校核通过查阅文献，查的轴的扭转变形用每米长的扭转角 来计算：光轴扭转角为： pGIT41073.5（4.3）阶梯轴的扭转角为： zipiIlL14073.5（4.4）式中：轴的扭转角，单位为 ；m轴的材料剪切弹性模量，单位为 ；GMPa阶梯轴承受扭矩作用的长度，单位为 ；L阶梯轴所承受的扭矩，单位为 ；TN济南大学毕业设计- 14 -阶梯轴截面的极惯性矩，单位为 ，对于圆轴pI 4m324dIp阶梯轴承受扭矩作用的轴段数；Z、 、 分别表示的是第 i 段上所承受的扭矩、长度和极惯性轴距，单iTlpiI位为 、 、mN4阶梯轴的扭转刚度条件为： 式子中 为阶梯轴每米长所允许的转角，与阶梯轴的使用场合有关。对于一般的没有特殊要求的轴可以取 m15.0经过计算所选的阶梯轴 符合条件 ，所以所选的轴符合轴的扭转刚度的条件。5 加热升温系统与施力系统的设计济南大学毕业设计- 15 -5.1 油盒与摩擦副的加热升温系统设计油盒的加热系统是不锈钢套式加垫圈和加热板，均在 220v，200w 的条件下，通过调功器对试验温度从室温到 200 摄氏度进行一个数显控制与报警，进行工作，在两种油盒加热器中部装有两套 Pt100 欧姆的双组标准铂热电阻，传感器的信号可以分别输入温控仪表和双笔 x-t 记录系统。该四球摩擦试验机的油盒部分位于上主轴的下部，油盒的基本作用是对于在试验时摩擦的四球进行润滑，在油盒的外面存在一个控制阀，此控制阀的作用是排出过多的润滑油以保护机器 【13】 。四球摩擦试验机的上主轴是空心轴，其下端有 1:7的锥孔，可以用来安装各种各样的摩擦副上夹头，例如，销盘夹头和销-盘摩擦副，空心主轴内部有拉杆，各种摩擦副通过拉杆固定。常温油盒其上有两个不锈钢制成的半圆形保箱盖，试验的时候是静止的，与旋转主轴之间没有接触。油盒加热系统有两套，当使用不锈钢套式加热器时，温控范围为室温-260 o C；当使用不锈钢板式加热器时，温控范围为室温的-200 oC。这两种加热系统都在 220V，200W 的条件下工作，通过调功器对试验温度从-200 oC 进行数显控制与报警，使机器进行工作，在这两种油盒加热器当中有两套 双组标准的铂热电阻，传感器的信号会分别输10Pt入温控仪表和双笔 记录系统。tx5.2 弹簧式微机施力系统的设计四球摩擦试验机的下主轴部分动力主要通过步进电机将功率传递到涡轮蜗杆上，涡轮蜗杆的上端连接着丝杠，在电机的作用下丝杠上下的移动，通过压缩弹簧来施加动力。通过弹簧施力系统可以对动力的大小实现精确的控制。涡轮蜗杆的外面有一对径向止推球轴承，可以对涡轮蜗杆起一个固定的作用，涡轮上固定有丝杠，通过径向止推滚子轴承使下螺母施力板升降来压缩弹簧完成力的施加，在丝杠的左右两侧各有一个固定立柱，对于丝杠的上下移动起一个导向作用。压缩弹簧压缩上施力板，施力板带动荷重传感器将试验力施加到不同的摩擦副上产生接触压力进行试验。操纵试验力的控制钮，通过微机控制自动加载荷系统可以实现按一定的速率进行加载。行程限位开关在试验结束后自动进行卸荷起到限位停机的作用。根据不同的试验要求通过来改变规格实现加载速率的变化。步进电机的特点是每一个脉冲行进一步，每一步都存在一个加速的过程，因此对负载惯量很敏感。为了满足负载惯量尽可能小的要求，就需要一定的脉冲当量，通常采用齿轮来进行降速传动。根据四球摩擦济南大学毕业设计- 16 -试验机的特点，在考虑到经济方面的因素，步进电机选择反应式步进电机。四球摩擦试验机试验力的施加是通过弹簧式施力机构与微机控制步进电机系统走动进行，步进电机通过一对径向止推球轴承，传递一对减速比为 80:1 的涡轮蜗杆运动副。涡轮上固定着一根丝杠，由一对径向止推滚子轴承使下螺母施力板进行上下的移动来压缩施力弹簧，通过上施力板、荷重传感器把试验力施加到不同的摩擦副上产生接触压力进行试验。通过操纵试验力控制按钮，有微机控制自动加载系统实现一定速率的加载。行程限位开关可以在实验结束后自动卸荷之后起到限位停机的作用。5.2.1 弹簧的选取普通的圆柱螺旋弹簧主要的尺寸有：内径，中径，外径，节距，螺旋升角和弹簧直径这些参数。该四球摩擦试验机的弹簧内径为 85 ，外径为 90 ，中径为mm87.5 ，它所要承受的最大的试验力为 1 ，mKNDparctn（5.1） 由于该弹簧压缩量比较大，选用热卷压缩弹簧，弹簧材料选用铬钒钢，各项指标参数如上所述。5.2.2 涡轮蜗杆的计算在本四球摩擦试验机中涡轮蜗杆的传动为普通的圆柱涡轮蜗杆传动。涡轮蜗杆的主要参数为压力角，模数，蜗杆的分度圆直径，蜗杆头数，传动比，导程角和齿数比。mdq1（5.2） qz1tan（5.3） 21ni（5.4）12zu（5.5）济南大学毕业设计- 17 -蜗杆传动的标准中心距为：mzqda221（5.6）该涡轮蜗杆的减速比为 80:1，传动的力矩为 mN55.2.3 涡轮蜗杆的校核蜗杆的传动精度主要以传动的切向综合误差 来表达，传动一齿切向的综合F误差 与传动接触的斑点形状，分布的位置和面积的大小来表达。f由公式 fF, ff,6.0涡轮的传动精度一般和蜗杆的传动精度一样。在本四球摩擦试验机中，步进电机带动涡轮蜗杆运动，涡轮蜗杆连接丝杠运动，通过以上的公式对涡轮蜗杆进行校核计算后可知涡轮蜗杆符合要求。济南大学毕业设计- 18 -6 结 论通过本次对四球摩擦试验机主机的设计，对于摩擦试验机有了一个更加深入透彻的了解，四球摩擦试验机的作用就是作为一种模拟评定测试的试验机，研制开发各种中高档的液压油，齿轮油和内燃机油等。四球摩擦试验机大致的工作过程可以分为两个部分。一部分为上主轴的旋转运动，直流电机用传送带将动力传递给上主轴，借此带动上主轴的旋转。另一个部分则是下主轴的上升运动，步进电机通过涡轮蜗杆将动力传递给下主轴，是下主轴在弹簧式微机自动施力系统的控制下，通过施加试验力上升。在中间的油盒