摩擦磨损试验机结构设计

本科论文目录TOC\o"1-2"\h\u10384摘要 I7482Abstract II16169引言 144861绪论 325981.1本课题研究的目的和意义 3185761.2国内外研究概况 4281951.3发展趋势 835611.4小结 892862摩擦磨损试验机的影响因素 9190902.1试验条件的影响 9318042.2试验负荷的影响 1260163试验机的设计分析 1569383.1试验机的整体分析 1575663.2设计方案的制定 1515643.3方案分析 19301164摩擦磨损试验机结构设计的相关计算 211634.1试验机的主要性能指标的确定 2149494.2试验机的主传动系统的相关计算 21160965摩擦磨损试验机的结构设计 33218375.1磨损试验机的整体结构 33151135.2箱体的结构设计 34292475.3横梁的设计 34105115.4支架的设计 35282135.5摩擦盘夹持器的设计 3695195.6摩擦销的结构设计 3725456结论 3823504参考文献 39826致谢 41本科论文摘要随着科学技术的高速发展，越来越多的人开始注意到机械效率低下这一问题。造成机械效率低下的一个主要原因是各零件间存在摩擦磨损，也正是因为摩擦磨损的存在，机械设备工作一段时间后会出现损坏。因此为了提高机械效率，改善摩擦磨损现象，延长机器使用寿命本文设计了一种摩擦磨损试验机。该试验机的功能非常强大，不仅可以用来评定材料的抗磨损性能，还可以用来分析不同润滑油的极压特性，除此之外，该试验机还可以计算出不同粗糙度所对应的摩擦系数。本次设计的试验机主要应用在高校和研究所，主要是用来做实验室试验，所以可以非常方便的对摩擦磨损现象及其本质进行研究。在实际生活中，摩擦的环境是不断变化的，为了更好的确定各个参数，设计一个符合要求的摩擦磨损试验机是非常重要的。在国内的相关研究中，无论是机械领域还是材料领域都会用到摩擦学，所以摩擦学在科研过程中扮演了一个非常重要的角色，因此本文设计了一种摩擦磨损试验机，它不仅可以促进机械领域摩擦现象的研究，还可以扩展学科的研究领域，提高研究水平。当然摩擦磨损试验机在进行试验时，可以非常准确的测出摩擦学中的各个参数，然后在经过反复的试验最后确定最优参数。关键词：摩擦；试验机；摩擦学；设计AbstractWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,moreandmorepeoplebegintonoticetheproblemoflowmechanicalefficiency.Oneofthemainreasonsforlowmechanicalefficiencyisthefrictionandwearbetweenvariousparts.Itisalsobecauseofthefrictionandwearthatmechanicalequipmentwillbedamagedafterworkingforaperiodoftime.Therefore,inordertoimprovethemechanicalefficiency,improvethefrictionandwearphenomenonandprolongtheservicelifeofthemachine,africtionandweartestingmachineisdesignedinthispaper.Thefunctionofthistestingmachineisverypowerful.Itcanbeusednotonlytoevaluatethewearresistanceofmaterials,butalsotoanalyzetheextremepressurecharacteristicsofdifferentlubricatingoils.Inaddition,thetestingmachinecanalsocalculatethefrictioncoefficientcorrespondingtodifferentroughness.Thetestingmachinedesignedinthispaperismainlyusedinuniversitiesandresearchinstitutes.Itismainlyusedforlaboratorytests,soitisveryconvenienttostudythefrictionandwearphenomenonanditsessence.Inreallife,thefrictionenvironmentisconstantlychanging.Inordertobetterdeterminevariousparameters,itisveryimportanttodesignafrictionandweartestingmachinethatmeetstherequirements.Tribologyisusedindomesticrelatedresearch,bothinmechanicalfieldandmaterialfield,sotribologyplaysaveryimportantroleinscientificresearch.Therefore,thispaperdesignsafrictionandweartestingmachine,whichcannotonlypromotetheresearchoffrictionphenomenainmechanicalfield,butalsoexpandtheresearchfieldofdisciplinesandimprovetheresearchlevel.Ofcourse,thefrictionandweartestingmachinecanaccuratelymeasurevariousparametersintribologywhentesting,andthendeterminetheoptimalparametersafterrepeatedtests.Keywords:Friction;Testingmachine;Tribology;Design本科论文引言在当今时代，摩擦学在科研领域起到了很大的作用，它被称作21世纪科学技术中最基础的技术。对于摩擦磨损试验机来说，现存的种类有许多，最常见的是滚子式磨损试验机。本文设计了一种摩擦磨损试验机，它主要是用来测量材料在试验中的各参数。导致机械设备效率降低的原因有许多，但是影响最大也是最常见的是本文所提到的摩擦磨损，几乎80%的机械设备效率低下都是由摩擦磨损导致的。现实条件下，摩擦磨损无处不在，就算是机器正常工作时，它也是存在的，它与多种因素有关，最常见的影响因素是压力和冲击。本文设计的摩擦磨损试验机，从它的名字中，就可以看出它的用途。大多数人也许对这个名字感到陌生，但它还有一些常见的名字，如摩擦试验机和磨损试验机等，这些名字对于机械行业的人来说是非常熟悉的。摩擦磨损试验机的种类是非常多的，可以根据摩擦副的不同进行分类，根据摩擦运动方式不同进行分类，也可根据载荷范围不同进行分类。现阶段，我国的摩擦磨损试验机大概有上百种，这极大的推动了科研领域的发展。对现阶段的摩擦磨损试验机来说，大多数都采用电脑控制，试验结果会通过电脑的显示屏显示出来，以便于观察和分析。并且机电一体化，也是摩擦磨损试验机的一个发展方向，如果得以完全实现，不仅可以提高试验的精度，减少试验的误差，也可以大大的节省人力和物力。现阶段的摩擦磨损试验机机电一体化已基本成熟，在进行摩擦磨损实验时，只需按照一定的标准将实验数据输入到试验机中，试验机即可自动控制试验的进行，当试验完成时试验机会发出声音，提醒试验员，试验已结束。控制系统也和传统的控制系统不同，它具有断电记忆的功能，既试验过程中，如果突然断电，试验机也会自动保持断电前输入的参数。摩擦磨损试验机的适用范围非常广泛，只要条件允许，它不仅可以模拟出滑动、滚动等各种运动，还可以模拟出滑滚复合运动等各种复合运动，以便完成各种接触形式的摩擦磨损试验。摩擦磨损试验机最常被用来评定润滑油、金属以及其它材料的摩擦磨损性能。摩擦磨损试验机内部有数据采集处理系统，可以通过传感器将电信号转变为数字信号，计算机经过数值信号输入转变为模拟量输出，完成数据的存储与处理。对于一些用于教学的试验机，它的计算机只能记录实验数据，然后通过打印机打印，最后由学生手工完成绘制。随着社会的高速发展，摩擦磨损试验机逐渐成为了发达国家研究的热点。对于摩擦学来说，它的理论性一般，但是实践起来却很困难，所以为了进一步探究摩擦现象，可通过摩擦磨损试验机来进行实验分析。为了更好的了解磨损机理，减轻磨损所带来的危害，当今世界各个国家的学者都开始对材料出现的磨损问题进行探讨。1绪论1.1本课题研究的目的和意义改革开放以来，随着科学技术突飞猛进的发展，摩擦学在科学领域扮演的角色越来越重要。摩擦学的理论性不是很强，但是实践性是非常强的，当材料发生摩擦磨损行为时，我们就会用到摩擦磨损试验机，主要是用它来测量材料摩擦时的各种参数。常见的摩擦磨损试验机有以下五种：四球式、切入式、滚子式、盘销式、往复式等。在近五十年以来，各个领域都得到了飞速的发展，尤其是机械、电气和材料等领域，在这些领域中，人们都开始逐渐意识到磨损的危害。为了更好的了解磨损机理，减轻磨损所带来的危害，当今世界各个国家的学者都开始进行常温下的摩擦磨损试验，这推动了常温下工作的试验机的发展，由于高温下的摩擦磨损试验是非常少的，所以导致适用于高温试验的摩擦磨损试验机的研究非常少。常见的摩擦磨损试验机如图1.1所示。图1.1摩擦磨损试验机世界上的第一台摩擦磨损试验机是在二十世纪一零年代发明的，试验机的发展还是非常快的，现阶段我们所知的摩擦磨损试验机有几百种不同的类型，可参考《摩擦磨损装置》这本书。但是80%都是在常温下工作的，即常温磨损试验机[1-2]。在二十世纪以来，摩擦磨损试验机得到了突飞猛进的发展，但是它的研发主要依靠的还是企业的需求。就像最为少见的高温摩擦磨损试验机的研发，就是在企业需要对高温材料进行试验的条件下研发的。对于70%的摩擦磨损试验机来说，它们有几个共同的特点价格高、结构复杂，这也从侧面反映了摩擦磨损问题是不简单的，并且进行摩擦磨损试验也是非常困难的。就摩擦磨损试验而言，它的操作难度因试验而异，它不仅可以揭释摩擦现象的本质，还可以得出各参数在不同工况下产生的影响，以便选择符合条件的参数。该试验可以应用在多个方面，其中最常用的是确定影响摩擦以及磨损的要素，也可以用于探讨摩擦机理以及对新发现的材料进行润滑剂、抗冲击、耐磨的评定等。现阶段有一个重要的课题就是怎样更好的测得摩擦磨损过程中主要参数发生的变化，这一课题的难点是摩擦磨损现象复杂并且条件多样。为了更好的确定和探索影响摩擦磨损性能的机理，我们必须密切关注摩擦学的研究以及加强摩擦磨损测试技术的学习。在我们生活的各个方面都存在摩擦磨损问题，例如航空、汽车、农机、铁道等。根据网络调研发现，世界上主要的能量消耗发生在摩擦上，因此摩擦学是非常重要的。如果想有效的减少能量的消耗，最好的方式是采取合理的摩擦方案。对于机械零件来说，磨损和压溃是最常见的失效形式。与压溃相比，每年因为磨损而失效的零件是非常多的，对经济造成了很大的损失，根据最新统计，大约五分之四的机械零件失效是磨损造成的。随着社会的飞速发展，机械设备不断朝着高效、重载改变的方向发展，不断成为全人类关注的问题，这将帮助人们进一步深入研究机械磨损。1.2国内外研究概况摩擦磨损试验机的适用领域是非常广泛的，最常见的是在机械领域。近些年来，全球的经济都在高速的发展，好多行业的发展都取到了前所未有的成功，摩擦磨损试验机也变的越来越重要[3]。现阶段，在摩擦磨损试验机行业，美国、意大利和英国依旧遥遥领先，我国处在中等偏上的位置。我国第一台摩擦磨损试验机是济南的试金集团发明的。早在二十世纪六五十年代，我国的石油行业就非常需要摩擦磨损试验机，于是在1964年初，试金集团研究出了全国第一台MQ-12型四球摩擦试验机，并于1965年开始大批量的生产。在此基础上试金集团于第二年研制出有一种摩擦磨损试验机，型号为MM-200。试金集团两种试验机的研发，很大程度上提高了我国的试验机研发能力。进入二十一世纪以来，又多了许多研究摩擦磨损试验机的厂家，并且又研制出了许许多多高质量的产品。现阶段，我国有许多可以研制出高质量试验机的企业，竟成测试技术有限公司就是其中之一，它研发了SFT-2M销盘式摩擦磨损试验机如图1.2所示：图1.2SFT-2M销盘式摩擦磨损试验机SFT-2M试验机的研制，更加促进了我国试验机行业的发展，为销盘式摩擦磨损试验机的研发奠定了坚实的基础。该装置可以更加准确的测得材料表面的磨损情况，也可以进行摩擦副试验进而得出在不同摩擦方式下，材料的摩擦系数等各种参数。最大的特点是测量精度高。主要技术指标如表1.1所示：表1.1SFT-2M销盘式摩擦磨损试验机主要技术指标项目名称技术指标载荷范围1N～200N旋转速度100～4500rpm样品尺寸Φ8～Φ80mm0.5～30mm摩擦系数测量精度0.2％F样品对偶尺寸Φ3～Φ6mm磨痕深度±1mm精度0.1µm除了该公司外，我国在该领域成熟的公司还有许多，例如思达测试技术有限公司，它研发了MME-2微机控制摩擦磨损试验机。该摩擦磨损试验机的用途是非常广泛的，例如用于干摩擦等摩擦状态、金属和非金属材料和模拟干摩擦等摩擦模拟试验，该机的创新点是采用PLC进行控制。微机控制摩擦磨损试验机直接与电脑相连，可直接通过电脑观察和记录数据，并且各个参数也会在电脑屏幕上显示。在实验结束后可以输出各种曲线，例如摩擦系数—时间曲线。该设备的特点是功能非常多，成本高，使用方便等。该机器不仅在国内用的较多，在国外也很受欢迎。MME-2微机控制摩擦磨损试验机如图1.3所示，技术参数如表1.2所示。图1.3MME-2微机控制摩擦磨损试验机表1.2MME-2微机控制摩擦磨损试验机技术参数项目名称技术指标最大试验力2500N摩擦力矩测量范围0～20N.m上、下试样轴转速0-600r/min试样轴向最大移动距离±4mm试验力相对误差在10%以上，不超过±2%试验力重复性相对误差在10%以上，不超过2%摩擦力矩相对误差在10%以上，不超过±2%摩擦力矩重复性相对误差在10%以上，不超过2%温度适用范围25℃-60℃时间控制范围1s-9999min转数控制范围1-99999999外形尺寸970×660×1100试验机净重约500kg以下是对于国外的一些成熟产品介绍：美国FALEX公司：经过网络调研可知，该公式具有70多年的历史并且它是一个专业制造摩擦磨损测试仪器的公司。该公司的生产范围是非常广泛的，无论是在机械、化工还是材料领域都有广泛的应用。迄今为止，该公司生产的最具影响力的摩擦磨损试验机——四球法磨损实验测定仪已经在各个国家广泛应用，并被各国政府所认同。四球法磨损磨损试验机如图1.4所示，技术参数如表1.3所示。图1.4FALEX

四球法磨损实验测定仪表1.3FALEX

四球法磨损实验测定仪技术参数项目名称技术指标试验负荷可变驱动四球试验机，气动可变负载最大到180kg标准四球试验机，固定砝码和机械杆，最大50kg试验速度气动连续可变驱动，60-3600rpm连续可调，可选1-10,000rpm速度转换组件V形带和滑轮驱动，提供三种速度选择600,1200,1800rpm.温度控制数字温度控制环境温度-232℃定时数字可编程定时器(1s-999h)测量F-1519：集成测压元件和数字显示摩擦力F-1520：手动测量环境固态或液态(润滑油、润滑脂,固态膜涂层等)可选外罩仓增强温度控制精度可选压力仓，最大压力125psi尺寸168cmx91cmx81cm电源220V,50/60Hz、10A气源80psi干燥空气(F-1519)1.3发展趋势随着科学和技术的不断发展，越来越多的人开始关注摩擦磨损技术，对于摩擦磨损试验机来说，它主要有以下几种发展趋势：（1）更高程度的机电一体化：采用合适的电机来代替传统的机械调速系统。迄今为止，机电传动系统已经较为成熟，它的调速比非常高。用该系统可以完成多种运动形态，例如直线、摆动运动等。采用合适的电机带动主轴，最大的优点是简化机械结构以及降低能量消耗；（2）添加微计算机：目前，微型计算机的性价比是非常高的，操作也很简单，并且性能比较稳定。微计算机可以用来控制试验机，使数据采集更加准确，并简化试验机的操作。（3）简化试验过程；（4）提高精度，减少试验结果的偶然性和特殊性。1.4小结本次设计的摩擦磨损试验机主要应用在高温高速的情况下，它的类型属于销盘式摩擦磨损试验机。所设计的试验机性能要求如下：（1）主轴转速：，可实现无级调速；（2）工作温度：摄氏度以下；（3）加载范围：，采用的加载方式为砝码加载；（4）样品盘尺寸：直径为，厚度不能超过。本次设计的摩擦磨损试验机必须满足性能要求。在本次设计中，首先进行相关的设计计算，然后对摩擦磨损试验机的机械结构进行设计，最后用SolidWork画出整个试验机的三维结构图。2摩擦磨损试验机的影响因素摩擦磨损试验是研究材料磨损性能必不可少的试验，进行该试验的原因是试验机可以模拟出理想化的摩擦系统，可以更好的确定出参数。摩擦磨损试验机的基本系统如图2.1所示，它可以测量出载荷、速度、温度、摩擦力和表面特征等参数。因此，在摩擦磨损试验机的设计过程中，必须考虑它的设计目的和设计要求，并根据设计目的与要求进行设计。它的构思图如图2.1摩擦磨损试验机的基本系统所示，它的运转变量在工作时必须是可调的，至于选择什么样的参数要根据需求决定[4]。在下图2.1中，1和2为摩擦元素，3为润滑剂，4为气氛。图2.1摩擦磨损试验机的基本系统2.1试验条件的影响运动状态影响：就摩擦磨损试验而言，不同的运动状态，对试验结果的影响是不同的，其中摩擦副的结构会严重影响摩擦磨损试验的结果。但是在一般情况下，运动状态和摩擦副结构是不会发生变化的，然而也有一些特殊的情况，例如当添加附件的时候可能会发生变化。添加附件的公司，最常见的是美国FALEX公司，该公司形成了许多摩擦副的形式。滚动、自旋、滑动和冲击是常见的试验机摩擦副。对摩擦磨损试验机来说，对运动形式的要求精度是非常高的，需要考虑，对运动位置的精度要求很低，一般不予考虑。负荷的影响：负荷在摩擦磨损试验机的工作过程中扮演了一个非常重要的角色。它与其它参数不同，它对精度的要求是非常高的，并且模拟时始终处于稳定状态。为了获得合适的负荷精度，在试验时最常用的办法是减少加载装置中的阻力。在2018年的一项调查中，就试验机的加载方式而言，经常被使用的有电磁式、机械式、液压式等。其中机械式的加载又可分为重物、杠杆、弹簧，除此之外还有一种不常见的方式是三者的组合。前两者的加载系统具有许多优点，例如机构简单，精度高，存在过载保护，然而它也存在缺点，最大的缺点是容易产生振动和冲击。对于弹簧加载来说，它在加载过程中产生的振动是非常小的，它最大的缺点是精度低，很难实现负荷稳定。难实现负荷稳定还有另一种加载方式，叫做液压式加载，该加载方式又可分为静压和动压两种。还有一种加载方式因成本较高而不常用，该种加载方式为电磁加载。恒比压的影响：针对摩擦磨损试验机来说，它的类型是非常多的，并且对恒比压的要求也很高，难以实现。为了实现恒压比，最常用的方法如下：对材料进行磨损试验时，保证它与磨盘的接触面始终不变，这样就可以确定恒压比(如图2.2所示)。图2.2以摩擦副结构保证恒圧比当摩擦时接触面积发生变化。在做试验时接触面积逐渐增大，此时要想实现恒压比，最好的方法是按照一定规律增加负荷。理研一大越式高速磨损试验机就运用到了这中方法的，它的原理图如图2.3所示。在2.3图中装置1为凸轮，装置2为摇杆，装置3为齿轮齿条，装置4为弹簧，装置5和装置8为齿轮齿条，装置6为旋转圆环器件，装置7为片状试件。图2.3理研一大越式高速磨损试验机原理图（c）为了保证恒压比，在同一时间内，记录摩擦副的接触面积，记录摩擦副的实验负荷，在记录之后对各数据进行处理，得出负荷的大小，控制负荷，使它随着接触面积的变化而变化。该方式与前两种方式相比，具有先进可靠的优点，但是也有操作复杂的缺点。造成这一缺点的主要原因是接触面积很难测量。（4）滑动速度的影响：滑动速度是进行摩擦磨损试验时的关键参数，因此它对摩擦磨损具有很大的影响。该速度有两个滑动方式，一个是单向滑动，另一个是双向滑动。其中，双向滑动又可分为摆动和往复式两种。对于试验机来说，它可以通过多种方式来实现摆动，常见的有机械和电机两种。往复直线运动最简单的是通过曲柄滑杆机构实现的。本次所设计的机器速度要求是可调的，常见的调速方式有两种，一种是有级调速，一种是无级调速，前者是通过改变齿轮转速和带轮转速的比值实现的，而后者无级调速又可分为机械式和电机式两种，其中电机式要比机械式的应用范围更广，并且的它的速度更加稳定，为了调节速度一般采用的控制方式为闭环控制。常见的有直流伺服电机，它的调速范围很广，最低可达到1.2r/min。（5）温度的影响：温度同运动状态一样对试验的影响是很大的，对于一些特殊的材料来说，温度是必须考虑的。在高温环境下做实验时，最常用的加热方式是电阻丝加热。因此，想制造一个高温试验机，我们就必须考虑它一些部件的隔热问题，同时还要考虑材料的耐热性等问题。同理，对于低温试验机来说，制冷需要使用适当的方式，并且要保证零件能承受一定的低温。（6）气氛的影响：气氛对摩擦磨损试验机的影响是非常大的，控制气氛主要是在做真空试验时考虑的。在做真空试验时，必须要对气氛进行控制。对于想调节湿度的摩擦磨损试验机，现阶段，应用最多的方法是，选取一个可以有效密封的罩子，在罩子中放入适当的水，然后将它放在试验机的摩擦副上。调节湿度还有另一种方法是添加一个湿度传感器，用它来调节湿度。除此之外，一些用于特殊场合的试验机，例如在真空条件下做试验的试验机，它对真空度的要求是非常高的。创造一个真空环境，可以使用的方法有许多，最常用的是用真空泵抽真空，但是要注意的是必须保证密封性良好。一些试验机运用了磁力传动的方式，很有效的提高了真空度。（7）试验时间的影响：试验时间的长短一般是由具体的试验来决定的。现阶段来说，大多数的试验机都不会安装定时装置，但是也有少部分的高校和研究所安装该装置，该装置的工作原理是原理是通过控制动力源的大小来实现时间的控制，还有一些定时装置的原理是通过调节摩擦力的极限来控制机器开关。定时装置还有一个重要的作用是过载保护。2.2试验负荷的影响对于负荷来说，不同的负荷产生的影响是不同的，所以是必须考虑的。加载方式也可以影响负荷的测量，不同的加载方式随负荷的变化而变化。Timken试验机是机械式杠杆一砧码加载的，它主要是通过所加的砝码来确定负载的。机械式弹簧加载最常见的试验机是AMSLER试验机，它测量负荷时靠弹簧的形变得出的。液压加载最常见的试验机MQ-800型四球式摩擦试验机，是通过换算油缸的压力得到负荷的数值。除了上述几种方式之外，用负荷传感器测量负荷是最轻松的一种测量方式，为了较少测量误差，一般都将负荷传感器安装在摩擦副附近。摩擦力的影响：在进行摩擦磨损实验时，试验过程中只需要测量摩擦力的大小而不需要测量摩擦系数。这么做的一个原因是与摩擦系数相比，摩擦力更容易测量。在测得摩擦力后，根据公式，就可以得出摩擦系数，其中P为负荷。同理，也可以已知摩擦系数确定摩擦力。测量摩擦力有两种方法，一种是用弹簧等弹性元件来测量，然后按弹簧的计算公式算出力的大小，另一种是侧量轴的扭矩。当采用第一种方法测量F时，由于法向力是固件运动时必然产生的，所以应该尽量较少摩擦力，这样可以增加摩擦力的测量精度。当提到摩擦力，就不得不提摩擦扭矩，一般来说摩擦扭矩都是用传感器来测量的，该传感器可以安装在静轴或动轴上。对于动轴和静轴来说，要想测得摩擦力，首先要确定传感器能输出信号。当对摩擦扭矩进行测量时，一般是将扭矩转换成拉压力来进行测量（见图2.4），但是这样测量的误差比较大，当超过允许值时不能使用。图2.4将摩擦扭矩转化成拉力或压力的测量速度的影响：在进行摩擦磨损试验时，能否避免试验结果具有偶然性和特殊性，主要是由每次试验的仪器工作状态是否始终保持不变决定的。测量速度，现在常用的是西德公司的SRV型试验机。测温方法的影响：工作环境温度、室内温度、润滑油温度和摩擦副表面温度，都是做摩擦磨损试验时必须测量的温度，在这些温度中，摩擦副表面温度是非常难测量的，主要原因是它在里面。红外线测温法和电偶测温法都是经常应用在试验机上的测温方法，这两种方法有一个共同的特点是它们测得的都是接近值，造成这一现象的原因是电偶只能安装在摩擦副的附近，只能测得它附近的温度，对于减小测量误差，最好的方法是修正测量结果。测量误差最小的方法是自然热电偶法，该方法基本可以准确的测得摩擦副表面的温度，它的原理是将待测件组合成热电偶的一部分，但是该方法也有缺点，最大的缺点是可能会受到润滑油的影响，导致润滑油进入电偶使测量装置损坏，所以该方法不常用。（4）磨损量的影响：现阶段，测量磨损量还是很困难的。以前，最常用的测量方法是将待测件卸下，然后手动测量磨痕。现在，常用的方法是电测法，即根据试验中测得摩擦副的相对位移，完成磨损量的在线监控。3试验机的设计分析3.1试验机的整体分析根据第二章所述的内容可以很容易的确定摩擦磨损试验机的机械结构主要由主传动、加载、摩擦盘夹持、摩擦销轴向和径向进给、加热及冷却系统等系统组成。对这些系统进行组合可得到不同的整体设计方案，然后对各个方案进行分析，最后选择合适的方案。3.2设计方案的制定通过对试验机的整体分析，以及各个系统的组合设计，可得出如下四种设计方案：一、设计方案一设计方案一的方案图如图3.1所示：图3.1设计方案一设计方案一各部分的组成：主传动系统：方案一的主传动系统为图3.1方框中的部分。该部分的工作原理为电机带动齿轮转动，然后齿轮间进行齿轮传动，再然后齿轮带动主轴转动，最后主轴带动摩擦盘旋转，以实现磨损工件的作用。摩擦盘夹持系统：摩擦盘夹持系统如图3.1中虚框部分。夹持器是与主轴相连的，在主轴的作用下而运动。本次设计的夹持器为通用的。加载系统：伺服控制连续加载。摩擦销轴向和径向进给系统：轴向进给是通过丝杠螺母之间的相互作用实现的。摩擦销的轴向移动，是依靠步进电机和编码器带动的。径向进给是通过调节手轮实现的。加热及冷却系统：因为加热处温度较高，所以应在加热炉处添加隔热层，隔热层材料应采用石棉。二、设计方案二设计方案二的方案如图3.2所示：图3.2设计方案二设计方案二各部分的组成：主传动系统：方案二的主传动系统为图3.2方框中的部分。工作原理为电机带动主轴转动，然后主轴带动摩擦盘转动，进而实现摩擦工件的作用。摩擦盘夹持系统：摩擦盘夹持系统如图3.2双实线框所示，基本与方案一相同，但它不是通用的。加载系统：弹簧加载。摩擦销轴向和径向进给系统：径向进给主要是通过调整手轮来实现的，手轮转动，丝杠也会运动，进而实现摩擦销的径向进给。对于实现摩擦销的轴向移动，它也是丝杠旋转带动的，而此时是依靠步进电机和编码器带动的。加热及冷却系统：加热炉处的设计基本与方案一相同，不同的是，为了冷却主轴，在主轴的外部包裹了一层铜管，用铜管做冷却管，并在铜管中加入冷却用的冷却水。三、设计方案三图3.3是设计方案三的方案图：图3.3设计方案三设计方案三各部分的组成：主传动系统：主传动系统如图3.3实线框部分所示。该原理为电机带动带轮转动，然后通过传送带带动主轴转动，最后主轴带动摩擦盘进行旋转，进而实现摩擦工件的作用。摩擦盘夹持系统：摩擦盘夹持系统如图3.3双虚线部分所示。基本同方案一一致，也是通用的。加载系统：弹簧加载。摩擦销轴向和径向进给系统：本方案中丝杠的旋转是通过电机和编码器控制的，为了更好的使销子轴向运动，可通过改变横梁的竖直位置来实现；丝杠由手轮和分度盘旋转带动，二者均是手动带动的，销沿摩擦盘的轴向进给，可通过丝杠螺母相互运动实现。加热及冷却系统：因为加热处温度较高，所以在加热炉处添加了石棉隔热层。四、设计方案四图3.4是设计方案四的方案图：图3.4设计方案四设计方案四各部分的组成：主传动系统：主传动系统如图3.4实线框所示，它的工作原理与方案三相同。摩擦盘夹持系统：摩擦盘夹持系统如图3.2双虚线框所示，它的结构与方案三相同。加载系统：砝码加载。摩擦销轴向和径向进给系统：本次设计中电机和编码器的作用是控制丝杠的旋转，为了更好的使销子轴向运动，可通过改变横梁的竖直位置来实现；丝杠由手轮和分度盘旋转带动，二者均是手动带动的，销沿摩擦盘的轴向进给，可通过丝杠螺母相互运动实现。加热及冷却系统：因为加热处温度较高，所以应在加热炉处添加隔热层，采用的隔热层材料为石棉。3.3方案分析现对四个方案进行比较。方案一采用的传动方式为齿轮传动，它的好处是安装精度低且传动比恒定，并可以使电机不至于因为过载而损坏。齿轮传动也有缺点，例如噪音大等，噪音主要是由机器零件碰撞产生振动而引起的，对于齿轮传动来说，在剧烈震动的情况下可能会影响试验机的精度。该方案主轴处没有冷却装置，在主轴长时间工作的情况下，可能会导致温度升高，导致主轴发生弯曲变形甚至折断。主轴的弯曲变形会产生很大的影响，不仅会降低试验机的使用寿命，也会降低它的测量精度。采用的加载是伺服控制连续加载，它最大的好处是精确度高，但是它也有许多缺点，例如结构复杂、成本高。摩擦销径向运动是手轮和分度盘作用的结果，该方式虽然结果简单，但是横梁的刚性不好，会造成较大的误差。丝杠螺母的运动是由电机带动的，该种方式经济性要求高，结构复杂，并且测量精度不太高。方案二传动方式为电机通过连轴器带动主轴旋转，该方案最大的特点是结构简单、抗震性好。当电机带动主轴转动时会产生一定的热量损失，所以该试验机效率不高。为了减少热量损失，故可在主轴处安装了冷却装置。由于主轴有热量损失，所以冷却管的作用不是很明显，并且维护也是很困难的。摩擦盘与主轴上端的连接采用的是螺栓连接，故要在摩擦盘的中心打一个孔，打孔后摩擦盘的运动稳定性不易保证，刚度也会降低很多，并且不是什么材料都能在中间打孔的，例如陶瓷等脆性材料。加载系统采用弹簧加载，该系统的优点是结构简单，缺点是测量精度不高，造成这一缺点的原因是弹簧自身的性质，它易受环境的干扰。摩擦销径向运动是手轮和分度盘作用的结果，该方式虽然结果简单，但是横梁的刚性不好，会造成较大的误差。丝杠螺母的运动是由电机带动的，该种方式经济性要求高，并且测量精度不太高。方案三采用的传动方式是带传动，它是由电机带动的。该传动的优点是基本没有噪音、可以过载保护且传动平稳等。但是带传动也有许多缺陷，例如弹性滑动和打滑，其中弹性滑动是带的一种性质是必然发生的，不可避免的，而打滑是带传动的失效形式，因此带传动的传动效率不高且不能保持准确的传动比。本方案的摩擦盘夹持器由于是特制的，所以它的适用范围是比较广的。加载系统采用弹簧加载，该系统的优点是结构简单，缺点是测量精度不高，造成这一缺点的原因是弹簧自身的性质，它易受环境的干扰。通过调整手轮和分度盘可以有效的控制摩擦销的轴向位移，该方式最大的缺点是效率低。摩擦销的轴向位移是靠电机控制的，它最大的缺点是不方便维修。方案四采用电机通过同步带带动主轴。该传动方式的特点是噪声低、可过载保护等。基本满足方案三传动的一切优点，与方案三最大的区别是同步带传动不会出现打滑，因此它的传动效率比较高并且传动比稳定，可使主轴保持一定的速度转动。该方案中电机带动主轴转动的过程中热影响是非常小的，采用特制的摩擦盘夹持器不仅扩大了试验机的适用范围，也使试验机的结构更加完整。采用的加载系统为砝码加载，它的主要特点是准确度高、结构简单等。横梁和立柱是相对静止的，二者可以绕轴进行转动，所以测量准确、操作稳定、结构简单和效率高是系统最大的优点。用手轮和分度盘控制横梁和立柱的整体位移，可以更加准确的控制销沿盘的径向位移，所以精度高。综上所述，选择设计方案四为设计方案。因为该方案具有结构简单，经济性好，精度高等特点，其它方案没有方案四好。4摩擦磨损试验机结构设计的相关计算4.1试验机的主要性能指标的确定查找摩擦磨损试验机的相关资料，结合设计要求，确定出摩擦磨损试验机的性能指标如下[5]：（1）主轴转速：，可实现无级调速；（2）工作温度：摄氏度以下；（3）加载范围：，采用的加载方式为砝码加载；（4）样品盘尺寸：直径为，厚度不能超过。4.2试验机的主传动系统的相关计算设计试验机的传动路线为：变频调速三相异步电动机→同步带和带轮→主轴→摩擦盘夹持器→摩擦盘[6-8]，摩擦磨损试验机的调速为无级调速，选择的电机为三相异步交流电动机。4.2.1电机选择设摩擦盘和摩擦销之间的动摩擦系数为，所以摩擦产生的最大功率的公式为：（4-1）式中：是摩擦产生的最大功率（Kw）；是相互作用力（N）；是相对运动速度（m/s）；是滑动摩擦系数；是正压力（N）；是摩擦力作用电相对旋转轴的距离（m）；同步带的传动效率：滚动轴承的传动效率：则总传动效率：电动机的输出功率公式为：（4-2）故为保证电动机可以达到工作功率，现取负荷率为0.85。所以电机的功率为：。根据电机的功率，选择YVF80M2-4(摘自JB/T7118-2004)的电机，该电机的各参数如表4.1所示，电机的安装尺寸及公差如表4.2所示，电机的外形尺寸如表4.3所示，电机的外形图如图4.1所示，安装尺寸图如图4.2所示[9]。表4.1YVF80M2-4型电机参数表序号1234参数额定功率（）额定转矩（）同步转速（）电机轴直径（）数值0.754.5139019图4.1YVF80M2-4电机的外形图图4.2YVF80M2-4电机的安装尺寸图综上所述，经过上述的设计计算，为满足设计的要求，本次设计选择的电动机为YVF80M2-4型电动机。表4.2YVF80M2-4电机的安装尺寸及公差表安装尺寸及公差型号AA/2BCDEFG机座号级数基本尺寸极限偏差基本尺寸基本尺寸基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差80M212562.5±0.510050±1.519±0.00940±0.316±0.035.5±0.1表4.2YVF80M2-4电机的安装尺寸及公差表（续表）安装尺寸及公差HKMNPRST孔数基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差位置度公差基本尺寸基本尺寸极限偏差基本尺寸基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差位置度公差基本尺寸极限偏差凸缘孔数80±0.510±0.36φ1.0165130±0.0142000±1.512±0.43φ1.03.5±0.124表4.3YVF80M2-4电机的外形尺寸表序号12345位置ABACADHDL尺寸1651751452203704.2.2同步带传动的计算1、功率计算：(4-3)式中：是同步带传动的工况系数，取1.40；2、选择带型和节距：根据计算功率和，选择L型同步带。齿形如图所示（图4.3），各参数如下[10]：周节制其节距：；齿形角:40;齿根厚s:4.65mm;齿高:1.91mm;带高:3.6mm;齿根圆角半径:0.51mm;齿顶圆角半径:0.51mm;图4.3齿形图3、小带轮齿数：根据国标(JB/T7512.2-1994)[11]，查取，因为，所以根据设计方案取；小带轮节圆直径：小带轮直径的计算公式如下：（4-4）可按上述公式（4-4）计算，可查得出小带轮直径为。5、大带轮齿数：根据设计方案四可知，带传动为同步带传动。同步带传动过程中，速度不发生变化，因此两带轮的齿数相等都为25。6、大带轮节圆直径：由公式（4-4）可以得出大带轮节圆直径为：带速计算：带速的计算公式如下：（4-5）通常L型，则符合要求。8、初定轴间距：根据机械手册知，轴间距公式如下[12]：（4-6）即，取。9、计算带长及齿数：带长的计算公式为：（4-7）查机械设计手册得，齿数；10、实际轴间距计算：实际轴间距计算分为两种情况，轴间距可调整时：（4-8）轴间距不可调时：（4-9）（4-10）根据设计要求，轴间距是可调的，则小带轮啮合齿数：小带轮啮合齿数的计算公式为：（4-11）小带轮的啮合齿数为：基本额定功率：基本额定功率的计算公式为：（4-12）式中：—宽度为的带的需用工作拉力（N），查机械手册[13]；—宽度为的带单位长度的质量（kg/m），查机械手册；基本额定功率是各带型基准宽度的额定功率，(摘自GB/T11362-1989)。则计算带宽：同步带宽度的计算公式为：（4-13）式中：—啮合齿数系数，查机械设计手册；应按表4.4选取标准值，一般小于；式中：。按照以上设计要求要求，可以确定公称带宽12.7mm，代号050。、作用在轴上的力：径向力的计算公式为：（4-14）则带轮的结构和尺寸：图4.4直边齿带轮的尺寸和公差直边齿带轮的尺寸和公差图如图4.4所示。根据直边齿带轮的尺寸和公差(摘自GB/T11361-1989)[14-15]，可以查得：齿槽底宽:3.05±0.10；齿高:2.67(0，-0.10)；槽半角φ±1.5°:20；齿根圆角半径:1.19；齿顶圆角半径:1.17(+0.13，0)；节顶距:0.762；外圆直径:；外圆节距:(z—带轮齿数)；根圆直径:；4.2.3主轴计算1、转矩计算：综上所述，可以得出，则转矩为：2、轴的最小直径计算：轴的最小直径计算公式为：（4-15）主轴的材料选择为，查设计手册可得，[16]。则，取即主轴上直径最小处：轴的结构设计：（1）按照设计要求确定轴的各段直径和长度，如图4.5所示。图4.5主轴结构设计（2）拟定轴上的零件装配方案，见图4.6所示。图4.6轴上零件的装配方案1）为了满足带轮的尺寸要求，。2）拟定轴承。对于设计的试验机来说，它的轴承须同时承受两个力的作用，既轴向力和径向力。故本次设计选择深沟球轴承和推力球轴承。所选推力球轴承的型号为51206，轴承尺寸为；所选深沟球轴承型号为6206，轴承尺寸为。综上所述，取，。3）根据结构要求拟定，；，EQ；，；，。（3）轴的强度校核。按钮局强度条件计算，公式如下（4-16）已知，则。根据设计轴的最小直径为，EQ，故轴符合要求。4.2.4主轴上键的强度校核在本次设计中，键所在轴段处的直径为24毫米。根据机械设计手册，可以选出键的尺寸为。普通平键连接的强度计算公式为[17-19]：(4-17)式中：是轴的直径；是键的工作长度，；是键的高度；是许用压力；键与轮毂键槽的接触高度，；传递的转矩，取，，；则故键符合要求。4.2.5横梁的强度校核对于横梁来说，它在试验机中的地位是不可替代的，所以需对其进行强度校核。但是再本试验机中，它所需承受的力最大仅为20N，所以不需对它进行强度校核，只需让它有足够的强度和刚度即可。4.2.6丝杠螺母副的相关计算摩擦销沿摩擦盘的轴向运动和径向运动，是依靠丝杠螺母副的传递运动实现的。但是它传递的力是比较小的，所以一般情况下可以忽略不计。故不需对其进行强度校核，只需做结构设计。螺母沿轴向移动的距离的公式为：（4-18）式中：是螺杆转角，rad；是导程，mm；是螺距，mm；是螺纹线数；本次设计取；丝杠带着摩擦销运动，摩擦销可移动40mm，因为二者之间有一定的空隙，所以取螺纹长度；此处设计为手轮转动8圈，螺纹移动40mm，即：螺纹移动的设计公式为：（4-19）即；由此可知：。螺纹中径的计算公式为：（4-20）式中：是螺母形式参数，如果是整体式的螺母，一般取，对于分体式螺母，一般取；是螺纹副许用压强，；在本次设计中取，；将数据带入可得：故有由系统结构特点，取：；丝杆公称直径，小径：；螺母高度：；丝杆旋动圈数：；基本牙型高度：；工作强度：；故工作压强满足要求。为了保证自锁，螺纹升角:；螺纹牙根部的宽度：。4.2.7轴承的校核轴承是机器必不可少的一个零件，因为它所需要承受轴上的力，所以必须对其进行校核。在本次设计中丝杠和横梁处的轴承、主轴和丝杠处都用到了轴承。其中前者由于只是起到支撑作用，所以可以忽略它受到的力，二者的转速是比较低的，甚至比轴承的极限转速低很多。所以轴承的设计要求很容易达到，并且轴承校核不必进行。所以只对主轴上的轴承进行校核，主轴上的轴承又包括深沟球和推力球轴承两种[20-21]。一、深沟球轴承寿命校核1、根据主轴结构，可得出：；由带轮计算可知：；；；则：；EQ；；由可查机械设计手册得出，深沟球轴承值最小为0.22，可以得出此式：2、初步计算当量动载荷P，公式如下：（4-21）查机械设计得，取；；；则。3、求轴承应有的基本额定动载荷，公式如下：（4-22）则4、演算轴承寿命，轴承寿命公式如下：（4-23）则。故符合设计要求。推力球轴承寿命校核1、根据主轴结构，可得出：；由带轮计算可知：；；；则：；EQ；；由可查机械设计手册得出，推力球承值最小为0.18，可以得出此时：2、初步计算当量动载荷P，公式如下：（4-21）查机械设计得，取；；；则。3、求轴承应有的基本额定动载荷，公式如下：（4-22）则4、演算轴承寿命，轴承寿命公式如下：（4-23）则。故该轴承符合设计要求。5摩擦磨损试验机的结构设计5.1磨损试验机的整体结构摩擦磨损试验机的外观效果图用SolidWork画出，其三视图如图5.1、5.2、5.3所示。图5.1装配图（正视图）图5.2装配图（左视图）图5.3装配图（俯视图）5.2箱体的结构设计根据箱体的设计计算，可以得出它的各个尺寸，故可设计出箱体的结构，结构图如图5.4所示。图5.4箱体结构图5.3横梁的设计在设计横梁时，必须要选择一个合适的杠杆，该杠杆的倔强系数不能太低。除此之外，还应选择一个几乎没有摩擦的传感器，当摩擦盘转动时，杠杆会发生一定的变形，该变形程度会被线性差分位移传感器检测出来，因此根据检测值，可以计算出摩擦力的数值。在知道摩擦力的大小之后，根据材料的损失量可以计算出摩擦系数。横梁的结构图如图5.5所示[22-23]。图5.5横梁的结构图本次设计在横梁的两侧添加了位移传感器，该传感器是线性差分的。根据横梁材料的性质，当它受到摩擦销的作用力时，会产生一定的变形，通过横梁的变形，位移传感器就能计算出它所受力的大小。为了提高位移传感器的灵敏度和测量精度，故在横梁的两个臂上开了凹槽；在横梁的两侧还设计了一个凸起，该凸起距离支架的长度为5mm，它的主要作用是可以有效的将杠杆与其上的零件分开，因此它可以提高位移传感器的测量精度。横梁右端的孔与摩擦销的配合采用过渡配合，该种配合方式可以更好的保证二者之间的连接，不仅保证了位置精度，也大大减小了销在竖直方向上的摩擦力。因此在加载过程中，摩擦力对测量精度的影响是非常小的，测量精度是比较高的。5.4支架的设计支架对任何机器设备来说都是必不可少的，本次设计的摩擦磨损试验机的机架有三种形式，虽然形式不同，但它们有一个共同的特点是受的力小。所以在设计支架的过程中，只需要让它满足结构的要求，而不需要考虑力的要求[24]。对与丝杠相连的机架进行分析，该机架为滑动机架。丝杠如图5.6所示。它的主要作用就像一个转动轴，当横梁转动时，它可以调节它与丝杠的配合，进而来实现销沿摩擦盘的经向移动。为了防止起支撑作用的横梁发生侧翻，故在支架上添加了一根横杆。与丝杠相连的移动支架结构图如图5.7所示。图5.6丝杠结构图图5.7与丝杠相连的移动支架结构图5.5摩擦盘夹持器的设计对于摩擦盘的设计来说，它的尺寸是比较小的，并且对于不同的材料，它的加工方式是不同的。例如使用脆性材料的摩擦盘，在摩擦盘上钻中心孔是困难的，故需要专用的摩擦盘夹持器摩擦盘夹持器在工作时，是随着需着主轴一起运动的，故需要考虑它的连接方式，本次设计采用螺纹副将其和主轴固定。为了使摩擦盘夹持器的使用范围更广，最好的办法是在摩擦盘下面加一个垫片，垫片的直径应和摩擦盘的相同，并且厚度是可调节的。对于可转位车刀刀片这种尺寸小、形状特殊的试件，一般采用的摩擦盘夹持器为特制的镍合金盘型夹具[25]。5.6摩擦销的结构设计本次设计的摩擦磨损试验机它的工作环境主要是高温，适用于高温条件下工作的测试球的常见尺寸有1.5mm、3mm、6mm、10mm，以上均为球的直径。对于不同尺寸的摩擦球来说，需要根据不同直径的球来选择不同尺寸的夹持器。夹持器的结构设计为，中间为空结构，后面为螺纹机构。这种设计方式可以更好的加紧待测件，并且操作简单，不需要将待测件手动调紧，只需将它放入后端，然后通过零件夹紧即可。针对热胀冷缩的原理，在夹具的中心处添加一根微型弹簧，这样可以保证测试件始终被夹紧。夹持器结构图如图5.8所示。图5.8夹持器结构图结论通过以上分析，本次设计的摩擦磨损试验机可以有效测得待测件的各个参数，方便最优参数的选择以及方便摩擦试验的进行。该摩擦磨损机虽然主要是用来进行实验室试验，但它可以应用在各个领域，极大的推动了科研事业的发展。本文介绍了摩擦磨损试验机的原理和结构，并根据摩擦磨损试验机的性能参数设计了机器。介绍了本课题的研究意义和目的；阐述了摩擦磨损试验机的影响因数；列出了多种设计方案，并选择了最优的设计方案；进行了试验机机械结构部分相关的设计计算；完成了摩擦磨损试验机的结构设计使机械结构更加合理。本次设计完全符合实际生产的要求，不仅有经济性好，结构简单等特点，而且精度也非常高，可以实现多种功能。但是该设计也有许多不足，电气控制系统还需要进一步补充。最后用SolidWork画出零件图，并完成摩擦磨损试验机的装配图。参考文献[1]武文忠,郝建东,苏俊义.高温磨损试验机的研制[J].工程与试验,2002,42(1,2)：15-17[2]王红梅,曲庆文.摩擦学设计的发展与探究[J].农机化研究,2002,2(2)：38-42[3]桂长林,沈健.摩擦磨损试验机设计的基础[J].固体润滑,1990,10(2),120-136[4]杨学军,赵浩峰,赵昕月.高温销盘磨损试验机的研制[J].太原理工大学学报,2005,36(4)：477-479[5]李霞,许志庆,杨永.高速摩擦磨损试验机的总体设计[J].中国仪器仪表,2003,10(1)：19-21[6]桑可正,金志浩.MPX—2000型盘销式摩擦磨损试验机的改装[J].机械科学与技术,1999,18(3)：470-471[7]何国仁,曾汉民,杨桂成.高温摩擦磨损试验机的研制[J].试验技术与试验机,1991,31(5)：11-16[8]王斌,蔡兴旺.一种摩擦磨损试验机的设计[J].农机化研究.2003,00(4)：118-119[9]冯辛安.机械制造装备设计[M].北京：机械工业出版社,2004.1：36-45[10]成大先.机械设计手册（单行本）机械传动[M],第5版.北京：化学工业出版社,2004.1：15-17[11]成大先.机械设计手册（单行本）机械工程材料[M],第5版.北京：化学工业出版社,2004.1：8-13[12]成大先.机械设计手册（单行本）减（变）速器&电机与电气[M],第5版.北京：化学工业出版社,2004.1：25-36[13]成大先.机械设计手册（单行本）连接与紧固[M],第5版.北京：化学工业出版社,2004.1：18-25[14]濮良贵,纪名刚.机械设计[M]，第9版.北京：高等教育出版社,2013.05：176-185[15]李凯岭,宋强.机械制造技术基础[M]，第2版.济南：山东科技出版社,2005.9：85-96[16]焦永和,董国耀.机械制图[M],第4版.北京：北京理工大学出版社,2001.7：125-130[17]周良德,朱泗芳.现代工程图学[M]，第2版.湖南：湖南科学技术出版社,2000.6：38-45[18]罗迎社.材料力学[M].武汉：武汉理工大学出版社,2004.6：20-25[19]LenartAgnieszka,PawlusPawel,DzierwaAndrzej.TheEffectofDiscSurfaceTopographyontheDryGrossFrettingWearofanEqual-HardnessSteelPair.[J].Materials(Basel,Switzerland),2019,12(19)：28-31[20]XuLinhong,WangRuidong,GenMeijie,LuLuhua,HanGuangchao.PreparationandPropertiesofGraphene/NickelCompositeCoatingBasedonTexturedSurfaceofAluminumAlloy.[J].Materials(Basel,Switzerland),2019,12(19)：10-15[21]陈飞雄,颜君毅,刘毅.不同摩擦副在MM3000型试验机和TM-3型台架机上的对比试验研究[J].内燃机与配件.2020(08)：91-95[22]梁爽,朱鹏,王武荣.摩擦次表层结构演变对40Cr钢油润滑摩擦学行为的影响[J].材料保护.2020,53(02)：47-51[23]雷爱莲,宋萱仪,王爱香.用SRV试验机评价柴油机油摩擦磨损性能[J].润滑与密封.2020,45(02)：135-140[24]李建芳,杨士强,沈璟.往复摩擦磨损试验机测试系统的设计[J].润滑与密封.2008(10)：85-87[25]李霞,许志庆,杨勇.高速摩擦磨损试验机的总体设计[J].中国仪器仪表.2003(10)：19-21致谢在本次毕业设计中，不仅很大程度上提高了我的学术水平，也让我更加明白了我的专业，对我的就业产生了很大的帮助。虽然毕业设计只有短短的几个月，但他对我的影响是终生的。通过本次毕业设计，不仅锻炼了我的独立思考能力，也提高了自己动手查阅资料的能力。在毕业设计最开始的时候，我对摩擦磨损试验机是一无所知的，但是在指导老师的帮助下我慢慢有了思路，可以把设计进行下去，虽然在设计过程中遇到了许许多多的困难，但是我都挺过来了，过程很艰辛，但是结果是好的。当然，这一切都离不开指导老师对我的帮助。所以，在这里我要感谢我的指导老师，正是因为他渊博的知识、严谨的治学态度、高度的责任心以及严于律己、待人诚恳的思想品德深深的影响着我。这不仅帮助我顺利完成了毕业设计，而且也将成为我受益终生的宝贵财富。在这里，请允许我，再一次感谢我的指导老师。在这里我还有感谢我的父母，如果不是它们的细心照顾，也就不会有我的今天，想要对他们说一声辛苦了。最后，感谢所有帮助过我的老师和同学，祝他们事事顺利！

怎样提高电脑系统运行速度WindowsXP的启动速度比Windows2000要快30%左右，但相对于Windows98仍然要慢了不少，不过，我们可以通过优化设置，来大大提高WindowsXP的启动速度。加快系统启动速度主要有以下方法：尽量减少系统在启动时加载的程序与服务；对磁盘及CPU等硬件进行优化设置；修改默认设置，减少启动等待时间等。这些方法大部分既可减少系统启动的时间，又可以节省系统资源，加快电脑运行速度。1.加快系统启动速度WindowsXP的启动速度比Windows2000要快30%左右，但相对于Windows98仍然要慢了不少，不过，我们可以通过优化设置，来大大提高WindowsXP的启动速度。加快系统启动速度主要有以下方法：尽量减少系统在启动时加载的程序与服务；对磁盘及CPU等硬件进行优化设置；修改默认设置，减少启动等待时间等。这些方法大部分既可减少系统启动的时间，又可以节省系统资源，加快电脑运行速度。(1)MsconfigWindowsXP的启动速度在系统安装初期还比较快，但随着安装的软件不断增多，系统的启动速度会越来越慢，这是由于许多软件把自己加在了启动程序中，这样开机即需运行，大大降低了启动速度，而且也占用了大量的系统资源。对于这样一些程序，我们可以通过系统配置实用程序Msconfig将它们从启动组中排除出去。选择“开始”菜单中的“运行”命令，在“运行”对话框中键入“Msconfig”，回车后会弹出“系统配置实用程序”对话框，选择其中的“启动”选项卡(如图1)，该选项卡中列出了系统启动时加载的项目及来源，仔细查看每个项目是否需要自动加载，否则清除项目前的复选框，加载的项目越少，启动的速度就越快。设置完成后需要重新启动方能生效。(2)BootvisBootvis是微软提供的一个启动优化工具，可提高WindowsXP的启动速度。用BootVis提升WindowsXP的启动速度必须按照正确的顺序进行操作，否则将不会起到提速的效果。其正确的操作方法如下：启动Bootvis，从其主窗口(如图2)中选择“工具”菜单下的“选项”命令，在“符号路径”处键入Bootvis的安装路径，如“C:\ProgramFiles\Bootvis”，单击“保存”退出。从“跟踪”菜单中选择“下次引导”命令，会弹出“重复跟踪”对话框，单击“确定”按钮，BootVis将引导WindowsXP重新启动，默认的重新启动时间是10秒。系统重新启动后，BootVis自动开始运行并记录启动进程，生成启动进程的相关BIN文件，并把这个记录文件自动命名为TRACE_BOOT_1_1。程序记录完启动进程文件后，会重新启动BootVis主界面，在“文件”菜单中选择刚刚生成的启动进程文件“TRACE_BOOT_1_1”。窗口中即会出现“CPU>使用”、“磁盘I/O”、“磁盘使用”、“驱动程序延迟”等几项具体图例供我们分析，不过最好还是让BootVis程序来自动进行分析：从“跟踪”菜单中选择“系统优化”命令，程序会再次重新启动计算机，并分析启动进程文件，从而使计算机启动得更快。(3)禁用多余的服务WindowsXP在启动时会有众多程序或服务被调入到系统的内存中，它们往往用来控制Windows系统的硬件设备、内存、文件管理或者其他重要的系统功能。但这些服务有很多对我们用途不大甚至根本没有用，它们的存在会占用内存和系统资源，所以应该将它们禁用，这样最多可以节省70MB的内存空间，系统速度自然也会有很大的提高。选择“开始”菜单中的“运行”命令，在“运行”对话框键入“services.msc”后回车，即可打开“服务”窗口。窗口的服务列表中列出了系统提供的所有服务的名称、状态及启动类型。要修改某个服务，可从列表双击它，会弹出它的属性对话框(如图3)，你可从“常规”选项卡对服务进行修改，通过单击“启动”、“停止”、“暂停”、“恢复”四个按钮来修改服务的状态，并可从“启动类型”下拉列表中修改启动类型，启动类型有“自动”、“手动”、“已禁用”三种。如果要禁止某个服务在启动自动加载，可将其启动类型改为“已禁用”。WindowsXP提供的所有服务有36个默认是自动启动的，实际上，其中只有8个是必须保留的(见下表)，其他的则可根据自己的需要进行设置，每种服务的作用在软件中有提示。4)修改注册表来减少预读取，减少进度条等待时间WindowsXP在启动过程中会出现一个进度条，我们可以通过修改注册表，让进度条只跑一圈就进入登录画面。选择“开始”菜单中的“运行”命令，在“运行”对话框键入“regedit”命令后回车，即可启动注册表编辑器，在注册表中找HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\PrefetchParameters，选择其下的EnablePrefetcher键，把它的键值改为“1”即可。(5)减少开机磁盘扫描等待时间当Windows日志中记录有非正常关机、死机引起的重新启动，系统就会自动在启动的时候运行磁盘扫描程序。在默认情况下，扫描每个分区前会等待10秒钟，如果每个分区都要等上10秒才能开始进行扫描，再加上扫描本身需要的时间，会耗费相当长的时间才能完成启动过程。对于这种情况我们可以设置取消磁盘扫描的等待时间，甚至禁止对某个磁盘分区进行扫描。选择“开始→运行”，在运行对话框中键入“chkntfs/t:0”，即可将磁盘扫描等待时间设置为0；如果要在计算机启动时忽略扫描某个分区，比如C盘，可以输入“chkntfs/xc:”命令；如果要恢复对C盘的扫描，可使用“chkntfs/dc:”命令，即可还原所有chkntfs默认设置，除了自动文件检查的倒计时之外。2.提高系统运行速度提升系统运行速度的思路与加快启动的速度类似：尽量优化软硬件设置，减轻系统负担。以下是一些常用的优化手段。(1)设置处理器二级缓存容量WindowsXP无法自动检测处理器的二级缓存容量，需要我们自己在注册表中手动设置，首先打开注册表，找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\”，选择其下的“SecondLevelDataCache”，根据自己所用的处理器设置即可，例如PIIICoppermine/P4Willamette是“256”，AthlonXP是“384”，P4Northwood是“512”。(2)提升系统缓存同样也是在“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\”位置，把其下的“LargeSystemCache”键值从0改为1，WindowsXP就会把除了4M之外的系统内存全部分配到文件系统缓存中，这样XP的内核能够在内存中运行，大大提高系统速度。通常来说，该优化会使系统性能得到相当的提升，但也有可能会使某些应用程序性能降低。需要注意的是必须有256M以上的内存，激活LargeSystemCache才可起到正面的作用，否则不要轻易改动它。(3)改进输入/输出性能这个优化能够提升系统进行大容量文件传输时的性能，不过这只对服务器用户才有实在意义。我们可在中新建一个DWORD(双字节值)键值，命名为IOPageLockLimit。一般情况下把数据设置8~16MB之间性能最好，要记住这个值是用字节来计算的，例如你要分配10MB的话，就是10×?1024×1024，也就是10485760。这里的优化也需要你的机器拥有大于256M的内存。(4)禁用内存页面调度在正常情况下，XP会把内存中的片断写入硬盘，我们可以阻止它这样做，让数据保留在内存中，从而提升系统性能。在注册表中找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\”下的“DisablePagingExecutive”键，把它的值从0改为1即可禁止内存页面调度了。(5)关闭自动重新启动功能当WindowsXP遇到严重问题时便会突然重新开机，可从注册表将此功能取消。打开注册表编辑器，找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\CrashControl\”将AutoReboot键的Dword值更改为0，重新启动后设置即可生效。(6)改变视觉效果WindowsXP在默认情况下启用了几乎所有的视觉效果，如淡入淡出、在菜单下显示阴影。这些视觉效果虽然漂亮，但对系统性能会有一定的影响，有时甚至造成应用软件在运行时出现停顿。一般情况下建议少用或者取消这些视觉效果。选择桌面上“我的电脑”图标，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，打开“系统属性”对话框。选择“高级”选项卡，在其中的“性能”栏中单击“设置”按钮，会弹出“性能选项”对话框(如图4)，可选择“调整为最佳性能”单选框来关闭所有的视觉效果，也可选择“自定义”然后选择自己需要的视觉效果。(7)合理设置页面虚拟内存同样也是在“性能选项”对话框中，选择“高级”选项卡，在其中的“虚拟内存”栏中单击“更改”按钮，接下来选择虚拟内存为“自定义大小”，然后设置其数值。一般情况下，把虚拟设为不小于256M，不大于382M比较合适，而且最大值和最小值最好一样。(8)修改外观方案WindowsXP默认的外观方案虽然漂亮，但对系统资源的占用也多，可将其改为经典外观以获得更好的性能。在桌面空白位置单击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，会打开“显示属性”对话框，在“主题”选项卡选择主题为“Windows经典”，即可将外观修改为更为经济的Windows经典外观。(9)取消XP对ZIP支持WindowsXP在默认情况下打开了对zip文件支持，这要占用一定的系统资源，可选择“开始→运行”，在“运行”对话框中键入“regsvr32/uzipfldr.dll”，回车确认即可取消XP对ZIP解压缩的支持，从而节省系统资源。(10)关闭Dr.WatsonDr.Watson是WindowsXP的一个崩溃分析工具，它会在应用程序崩溃的时候自动弹出，并且在默认情况下，它会将与出错有关的内存保存为DUMP文件以供程序员分析。不过，记录DUMP文件对普通用户则毫无帮助，反而会带来很大的不便：由于Dr.Watson在应用程序崩溃时会对内存进行DUMP记录，将出现长时间硬盘读写操作，要很长一断时间程序才能关闭，并且DUMP文件还会占用大量磁盘空间。要关闭Dr.Watson可打开注册表编辑器，找到“HK