复合摆动式关节轴承性能试验机的研制及试验研究

摘要

航空航天、国防军事等一些尖端技术领域对自润滑关节轴承的使用越来越广泛，关节轴承在这些领域中的工作工况较为复杂，往往承受高摆频、重载荷以及复合摆动的共同作用而失效，然而目前并没有统一的试验设备和试验标准来评价自润滑关节轴承的摩擦学性能，这严重制约了自润滑关节轴承的可靠性和轴承产品的更新换代。本文依据国内外自润滑关节轴承及其试验设备的发展概况，提出了复合摆动式关节轴承性能试验机方案，并进行了试验机的详细设计、计算、安装以及调试等工作，通过对某型号自润滑关节轴承进行的摩擦磨损性能试验，验证了试验机的使用性能，同时探讨了该型号关节轴承的磨损机理。主要研究工作如下：
　　针对复合摆动、高频、重载条件下自润滑关节轴承的摩擦磨损性能、使用寿命以及可靠性设计了试验机的方案，该方案实现了关节轴承的复合摆动，突破了目前报道的关节轴承试验机摆动频率不超过1Hz的极限，解决了摆动频率和接触压力不能同时提高的矛盾。
　　绘制了试验机装配图以及各零件的加工图纸，完成了试验机动力传动系统、加载系统以及测量系统的安装调试工作。
　　通过模拟计算和性能试验对试验机的主要参数进行了误差分析，结果显示：这些参数的相对误差均小于目前文献报道，或与之相当，能满足试验精度的要求。同时对试验数据测量的重复性以及试验机对不同关节轴承摩擦磨损试验的有效性进行了评价，证明该试验机重复精度高，且能对不同衬垫关节轴承进行试验。
　　通过对某型号自润滑关节轴承进行摩擦学试验，分析了不同摆动形式、不同摆动频率以及不同压力对自润滑关节轴承摩擦磨损性能的影响，验证了该试验机各个系统设计的合理性、运转的平稳性以及测量数据准确性等特点，达到了预期的设计目标。
　　采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及三维形貌轮廓仪对自润滑关节轴承摩擦磨损表面进行微观分析，探讨了其在不同工况下的磨损机理，分析结果表明：主要存在挤压磨损、磨粒磨损、粘着磨损以及疲劳磨损。

目录

第1章 绪论

1.1引言

1.2关节轴承的特点及应用

1.3关节轴承的运动形式及分类

1.4自润滑衬垫材料的研究现状

1.5关节轴承试验机的研究现状与发展趋势

1.6本课题研究内容及意义

第2章 试验机的总体方案

2.1试验机功能分析和参数确定

2.2试验机各系统设计方案的比较

2.3试验机总体结构的确定

2.4本章小结

第3章 试验机的设计

3.1 动力系统的设计

3.2传动系统的设计与计算

3.3加载系统的设计与计算

3.4测量系统设计

3.5关节轴承夹具

3.6试验机的安装及调试

3.7本章小结

第4章 试验机主参数及测量参数误差分析

4.1试验机主要技术参数的误差分析

4.2试验机摩擦学参数测量重复性试验及其误差分析

4.3试验机对不同衬垫材料关节轴承摩擦磨损试验的有效性分析

4.4复合摆动式关节轴承试验机的主要特点

4.5本章小结

第5章 试验机的使用性能评价及摩擦磨损试验

5.1 试验材料及试验方案的确定

5.2摆动频率对关节轴承摩擦磨损性能的影响

5.3摆动方式对关节轴承摩擦磨损性能的影响

5.4 自润滑关节轴承的磨损机理分析

5.5本章小结

第6章 结论

6.1结论

6.2论文的主要创新点

6.3进一步展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果