齿轮齿条式摩擦试验机结构设计

摘要
零部件之间的摩擦是使得机械装备效率降低的重要影响因素，同时也是使得机械装备失效的重要形式之一，故而进行摩擦磨损试验的研究刻不容缓。本文针对下试样台运动方式采用齿轮齿条机构作往复运动的实现形式，完成试验机机械系统的设计，并根据试验原理设计传动系统。这种机构可以把齿轮的旋转运动转化为齿条的平移运动，结构紧凑，系统运行稳定。此外本文对零部件进行透彻的分析，以确定合理的造型顺序，并选择正确的建模方法，对各零部件进行装配。
关键词：摩擦；往复；齿轮齿条

Abstract
Friction between components is an important factor that reduces the efficiency of mechanical equipment, and it is also one of the important forms of mechanical equipment failure. Therefore, the study of friction and wear tests is urgent. In this paper, the gear rack mechanism is used to realize the reciprocating motion for the movement mode of the lower sample table. The design of the mechanical system of the testing machine is completed, and the transmission system is designed according to the testing principle. This mechanism can convert the rotary motion of the gear into the translational motion of the rack, with compact structure and stable system operation. In addition, this article conducts a thorough analysis of the components to determine a reasonable modeling sequence, and selects the correct modeling method to assemble each component.
Keywords: friction; reciprocating; rack and pinion
目录
第一章绪论1
1.1摩擦试验机的特点1
1.2研究摩擦试验机的目的和意义2
1.3摩擦试验机的应用领域2
1.4我国摩擦试验机的发展现状3
1.5摩擦试验机的发展趋势4
1.6研究内容5
第二章机构总体方案设计6
2.1曲柄滑块机构6
2.2推杆凸轮机构7
2.3丝杆导轨机构7
2.4不完全齿轮齿条机构8
第三章计算校核齿轮、轴、带、传动比10
3.1选择电动机10
3.2同步带传动设计11
3.3旋转主轴的设计13
3.4不完全齿轮的设计15
第四章典型零件建模17
4.1移动支架17
4.2其他零件19
第五章总结21
参考文献： 22
致谢24

第一章绪论
两个彼此接触的表面做相对运动或有相对运动趋势时就会产生摩擦，摩擦即指表面间会产生抵抗相对运动的阻力的现象。摩擦磨损是机器零部件使用寿命的一个重要影响因素。摩擦磨损对人们生活各方各面都有大大小小的影响，例如在航空航天、电气以及交通等领域的各个方面都有众多摩擦学相关问题[1]。研究显示，每年世界上以各种形式损耗在摩擦上的动力约有30％—50％，同时因为摩擦更有80％机器零部件失效，导致大量经济损失。倘若加大摩擦机理问题的钻研力度同时采用合适的润滑方式，就能够大大减少资源的损耗[6]。零部件之间的摩擦是使得机械装备效率降低的重要影响因素，也是机械装备失效的重要形式之一，故而进行摩擦磨损试验的研究刻不容缓，这对揭示摩擦磨损的本质具有指导作用，对客观地分析不同要素对摩擦磨损性质的作用影响，进而作出满足使用能力的元器件的最佳参数选择具有重要意义[4]。当今进行摩擦磨损实验的重要方式之一就是进行摩擦磨损试验机的研发和制造，国内外很多专家都进行过类似课题争取对摩擦磨损机理作最科学的解释。摩擦试验机能够贴近实际工作环境，对探究并验证工程机械中影响摩擦的作用要素，进而减缓摩擦磨损现象有重要指导作用。
1.1摩擦试验机的特点
齿轮齿条式摩擦试验机的主要特点如下：
（1）系统运行稳定，可靠性高、失效率低。偶然失效期较长，使用寿命长，耐久性好，可靠度高，可无故障长时间工作的能力强。可维修性好，易经过维修或保养扫除系统故障且维修成本低。
（2）结构紧凑，应用方便、简单。设计可靠性高，人—机系统可操作性高，产品具有易使用性，人为失误造成故障可能性低。
（3）采用高精度电机和传感器，使用齿轮齿条传动，传动精度高。机构承载力大，传动速度能够很高。
（4）虚拟仪器技术及自动化测试技术不断提升，摩擦试验机飞速发展，行业生产技术一直进步，下游需求市场不停壮大，随着人们对摩擦试验机的认识和掌握逐渐加深，应用领域将不断扩大，应用水平也会逐渐提升，这就预示着摩擦试验机必定有更广阔的发展前景。
1.2研究摩擦试验机的目的和意义
机械装备运行时，各零部件在相互摩擦的状态下工作，往往导致能量的损耗、温度的升高，更会使得效率降低并造成表面磨损。当零部件磨损过度时，机器就会丧失原有的精确度，

不完全齿轮

从动轮

电机架

丝杠

旋转主轴安装座

燕尾槽

运动模块二上

轴承架

总装图

轴套