基于柔性梁的往复式摩擦磨损试验机的结构优化与测控系统设计
发布时间：2023-12-09 09:21
摩擦磨损试验机是用于评定材料摩擦磨损性能的设备,能够在变载荷、变速以及在各种温度情况下探究试件的磨损机理,得到不同工况下的摩擦系数,先进的摩擦磨损实验台对于摩擦学研究的深入开展有着重要意义。而市场上的摩擦磨损试验机大多采用端面摩擦的形式,针对作往复式运动的圆柱副试件的摩擦磨损试验机种类少、通用性低、价格昂贵。基于上述情况,本文研制了一款新型的往复式摩擦磨损试验机,主要做了以下工作:(1)结合摩擦系数测量原理和试验机的实际使用工况与功能要求,设计试验机的传动系统、加载系统以及摩擦力转化系统;(2)针对试验机在运行过程中出现的振动以及造成的危害,建立曲柄滑块机构往复速度波动最小的数学模型,结合遗传算法与变量范围寻优的方法对曲柄长度、连杆长度以及偏距进行优化,并验证其运动学性能。建立试验机的整体虚拟样机,利用ADAMS探究其在变转速和变载荷的情况下的振动,并进行结构优化。通过实际工作情况可以看出,优化后试验机的振动和冲击明显减小;(3)搭建整体试验机的测控系统,根据应变片将柔性梁的变形转化为电压信号输出的办法,设计了摩擦力信号采集和放大系统。利用LabVIEW搭建了试验机的登录系统、数据采集...
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与课题来源
1.1.1 研究背景
1.1.2 课题来源
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 摩擦磨损试验机分类
1.2.2 摩擦磨损试验机国内外研究现状
1.2.3 往复式摩擦磨损试验机研究现状
1.2.4 摩擦磨损试验机发展趋势
1.3 本文研究难点及解决方案
1.4 本题研究目的与内容
1.4.1 本题研究目的
1.4.2 本题研究内容
2 试验机试验原理及结构设计
2.1 引言
2.2 摩擦系数测量原理
2.2.1 载荷情况的影响
2.2.2 往复滑动速度和温度的影响
2.3 试验机技术指标
2.4 试验机机械部分设计
2.4.1 传动系统的选择
2.4.2 加载系统的选择
2.4.3 柔性梁的结构与装夹设计
2.5 本章小结
3 试验机关键部位结构优化
3.1 引言
3.2 振动类型及危害
3.2.1 振动类型
3.2.2 振动危害
3.2.3 振动解决办法
3.3 试验机传动系统的参数优化
3.3.1 优化数学模型
3.3.2 变量范围寻优
3.3.3 优化计算方法
3.3.4 机械结构仿真分析
3.4 试验机振动分析与优化
3.4.1 振动模型简化
3.4.2 试验机虚拟样机建立
3.4.3 试验机振动特性研究
3.4.4 试验机振动优化与分析
3.5 本章小结
4 试验机测控系统设计
4.1 引言
4.2 电机控制系统设计
4.2.1 步进电机选型
4.2.2 步进电机驱动系统的选型
4.2.3 控制器的选型
4.2.4 直流电源的选型
4.3 实验信息的获取
4.3.1 摩擦力获取及转化
4.3.2 曲柄盘转速获取
4.3.3 试件温升获取
4.4 采集系统设计
4.4.1 LabVIEW简介
4.4.2 采集系统流程
4.4.3 登录系统的设计
4.4.4 数据采集与存储系统设计
4.4.5 数据查询系统设计
4.5 软件抗干扰设计
4.5.1 干扰对测控系统的影响
4.5.2 软件抗干扰形式
4.5.3 信号去噪与数据后处理
4.6 本章小结
5 试验机加工调试与试验研究
5.1 引言
5.2 试验机加工调试
5.3 试验条件
5.4 摩擦力标定
5.4.1 标定信号去噪
5.4.2 摩擦力标定曲线拟合
5.5 载荷对摩擦力、摩擦系数影响规律
5.6 速度对摩擦力、摩擦系数影响规律
5.7 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
本文编号：3871282
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与课题来源
1.1.1 研究背景
1.1.2 课题来源
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 摩擦磨损试验机分类
1.2.2 摩擦磨损试验机国内外研究现状
1.2.3 往复式摩擦磨损试验机研究现状
1.2.4 摩擦磨损试验机发展趋势
1.3 本文研究难点及解决方案
1.4 本题研究目的与内容
1.4.1 本题研究目的
1.4.2 本题研究内容
2 试验机试验原理及结构设计
2.1 引言
2.2 摩擦系数测量原理
2.2.1 载荷情况的影响
2.2.2 往复滑动速度和温度的影响
2.3 试验机技术指标
2.4 试验机机械部分设计
2.4.1 传动系统的选择
2.4.2 加载系统的选择
2.4.3 柔性梁的结构与装夹设计
2.5 本章小结
3 试验机关键部位结构优化
3.1 引言
3.2 振动类型及危害
3.2.1 振动类型
3.2.2 振动危害
3.2.3 振动解决办法
3.3 试验机传动系统的参数优化
3.3.1 优化数学模型
3.3.2 变量范围寻优
3.3.3 优化计算方法
3.3.4 机械结构仿真分析
3.4 试验机振动分析与优化
3.4.1 振动模型简化
3.4.2 试验机虚拟样机建立
3.4.3 试验机振动特性研究
3.4.4 试验机振动优化与分析
3.5 本章小结
4 试验机测控系统设计
4.1 引言
4.2 电机控制系统设计
4.2.1 步进电机选型
4.2.2 步进电机驱动系统的选型
4.2.3 控制器的选型
4.2.4 直流电源的选型
4.3 实验信息的获取
4.3.1 摩擦力获取及转化
4.3.2 曲柄盘转速获取
4.3.3 试件温升获取
4.4 采集系统设计
4.4.1 LabVIEW简介
4.4.2 采集系统流程
4.4.3 登录系统的设计
4.4.4 数据采集与存储系统设计
4.4.5 数据查询系统设计
4.5 软件抗干扰设计
4.5.1 干扰对测控系统的影响
4.5.2 软件抗干扰形式
4.5.3 信号去噪与数据后处理
4.6 本章小结
5 试验机加工调试与试验研究
5.1 引言
5.2 试验机加工调试
5.3 试验条件
5.4 摩擦力标定
5.4.1 标定信号去噪
5.4.2 摩擦力标定曲线拟合
5.5 载荷对摩擦力、摩擦系数影响规律
5.6 速度对摩擦力、摩擦系数影响规律
5.7 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
本文编号：3871282
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3871282.html