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超硬涂层材料滚动接触疲劳试验装置研制与试验

李明磊  
【摘要】:对超硬涂层材料进行滚动接触疲劳试验,对其摩擦学性能进行评估,对于表面工程新技术的开发、应用和发展具有十分重要的作用。因此,研制超硬涂层材料滚动接触疲劳试验装置,具有十分重要的意义。 本文应用现代机械系统的设计方法和设计理念,研制了超硬涂层材料滚动接触疲劳试验装置。应用机械系统设计的基本原理,本文将试验装置分成传动、润滑及冷却、监测三个子系统进行设计。在传动系统的设计中,分别进行了驱动电机的选择、带传动设计、传动轴系设计、加载装置及机架的设计。在润滑及冷却系统的设计中,则先后对润滑和冷却两套系统分别进行了设计。在监测系统的设计中,着重解决了作高速滚动接触运动的试件的温度测量问题;同时,对能够捕捉初始疲劳状态的急停机构进行了结构设计。 本文借助大型有限元软件 ANSYS 为分析工具,在试验装置的系统设计完成后,对试验装置的机架进行了动力学模态分析,确定了试验装置的振动特性,分析了振动对机架的影响,为试验装置的进一步改进设计打下了基础。 最后,本文通过对设计研制的试验装置进行的超硬涂层材料滚动接触疲劳试验,对试验装置各系统的性能进行了评价,对试验装置设计的合理性进行了试验验证。


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