1、汽車輪轂軸承摩擦力矩試驗機的研發(fā)完成日期 2009年11月28日畢業(yè)設計(論文任務書課題名稱 汽車輪轂軸承摩擦力矩試驗機的研發(fā)20 09年 9月 1日一、 課題目的和要求本課題主要對軸承承摩擦力矩的測試和試驗機現狀作出調查研究，并要求按市場需求設計一種試驗機，能滿足現實需要，并有一定升級和改造的可能以滿足未來測試需要。二、 設計技術要求與數據(論文主要內容本課題介紹了汽車輪轂軸承摩擦力矩的研究背景和汽車輪轂軸承摩擦力矩的測量原理，介紹了主軸軸承使用壽命計算方法，同時也介紹了氣浮臺的加載設計方法，還分析了各種摩擦力矩測量方法的及試驗機的控制程序編制。在以上基礎之上，應設計了一臺用于汽車輪轂軸承和

2、密封深溝球軸承摩擦力矩測試的試驗機。試驗機主要技術指標：試驗軸承類型: 第一、二、三代汽車輪轂軸承及其單元，密封深溝球軸承試驗軸承內徑: 2060mm試驗軸承轉速: 02000 r/min±2%(無極調速徑向載荷：08kN±2%(連續(xù)可調最大量程：10N·m三、 設計（論文）工作起始日期自20 09年 9 月 1 日起，至20 09年 月 日止。四、 進度計劃與應完成的工作自20年月日起，至2年月日止，完成設備圖紙設計和程序設計。自20年月日起，至2年月日止，完成論文初稿。自20年月日起，至2年月日止，完成論文修改并定稿。五、 主要參考文獻1 岡本純三，球軸承的設

3、計計算，第一版，北京：機械工業(yè)出版社， 高春艷，isual Basic 控件參考大全，第一版，北京：人民郵電出版社， 劉澤九，滾動軸承應用手冊，第二版，北京：機械工業(yè)出版社， 徐灝，機械設計手冊，第二版，北京：機械工業(yè)出版社， 余鴻鈞，流體靜壓主軸，第一版，北京：機械工業(yè)出版社， 范欽珊譯，材料力學手冊，第一版，北京：建筑工業(yè)出版社，指導教師 教學站負責人 20 年 月 日汽車輪轂軸承摩擦力矩試驗機的研發(fā)摘要本文介紹了汽車輪轂軸承摩擦力矩的研究背景和汽車輪轂軸承摩擦力矩的測量原理，介紹了主軸軸承使用壽命計算方法，同時也介紹了氣浮臺的加載設計方法，還分析了各種摩擦力矩測量方法的及試驗機的控制程序

4、編制。在以上基礎之上，設計了一臺用于汽車輪轂軸承和密封深溝球軸承摩擦力矩測試的試驗機。其加載部分創(chuàng)新性的采用了蝸輪蝸桿機構氣浮臺的加載的形式，其驅動均采用伺服電機，便于自動控制及設備升級。其臺板、機架、電箱等結構參照機械設計手冊設計。關鍵詞：摩擦力矩；主軸；氣浮臺；控制Research of hub bearing frictionAbstractThe research background and measuring principle of hub bearing friction moment are first introduced in this paper. This paper

5、 also represents the computing method of bearing operating life for the shaft and the designing method of air bearing table for loading. It analyses measuring method of friction moment and the program for controlling the tester.Based on the research, the tester has been developed for measuring frict

6、ion moment of hub bearing and deep groove ball bearing. The loading parts adopt the combination of worm-gear and air bearing table for achieving load automatically. It is an innovative method. The workbench, framework, electrical control equipment and so on are designed referring to machine design m

7、anual. Keyword: friction; shaft; air bearing table; control目錄第一章 緒論 1 11.2 研究現狀和研究方向 1 1 2 2 7 8第二章 主軸部分的設計計算 10 10 10 11 12 12 12第三章 加載部分的設計計算 14 143.氣浮臺的設計 14蝸輪蝸桿的設計 16第四章 測量和控制的設計 18 18 18.3控制程序的設計和編制 19第五章 總結和展望 255.1 總結 255.2 展望 25致謝 26參 考 文 獻 27第一章 緒論國家統(tǒng)計局數據顯示，中國08年末民用汽車保有量達到6,467萬輛，同比增長13.5%。

8、其中，私人汽車保有量4,173萬輛，增長18.1%。而今年1-10月份更的汽車銷量更是超過了1000萬量，世界汽車銷量第一，其中私人汽車占絕大多數。汽車在我國能源消耗和在大氣污染排放中的分擔率上占有很大比例，目前汽車每年消耗掉國產85%左右的汽油和23%左右的柴油，而汽車尾氣排放帶來的環(huán)境污染更是日趨嚴重。按照近年來的增長速度，有專家預計到2020年，我國道路上行駛的汽車數量將突破1.5億大關。隨著我國汽車保有量的迅速增加，汽車增長帶來的能源和環(huán)保問題日益突出。而我國是個能源稀缺國家，其石油自產量己不足一半，是世界第二大石油進口大國，汽車保有量的長期高速發(fā)展下去，必將影響國家能源政策的穩(wěn)定，影

9、響國家的持續(xù)發(fā)展。同樣受國際節(jié)能減排壓力也相當大，國家“十一五”規(guī)劃綱要提出了2006-2010年期間單位能耗降低20左右、主要污染物排放總量減少10的約束性指標。因此“十一五”以來，國家采取了一系列對策，包括國務院2007年6月印發(fā)的節(jié)能減排綜合性工作方案；關于鼓勵發(fā)展節(jié)能環(huán)保型小排量汽車的意見（國辦發(fā)200561號）；財政部、環(huán)境保護部聯(lián)合印發(fā)的關于環(huán)境標志產品政府采購實施的意見（財庫200690號）等，并兩次調整了汽車消費稅。同時，在2008-2009年中國政府更是出臺“燃油稅”、“以舊換新”等政策鼓勵小排量汽車的研發(fā)，除了在產業(yè)振興規(guī)劃中扶持新能源汽車外，中國政府更是通過提高國內成品油

10、價的方法“逼迫”汽車業(yè)走上“節(jié)能、環(huán)保”的道路。面對著這世界第一的汽車市場，節(jié)能與新能源汽車是我國汽車工業(yè)，更是全球汽車工業(yè)奮斗的方向。汽車節(jié)油技術的努力方向主要有以下幾方面：采用更先進的內燃機技術；采用更先進的材料降低汽車重量和改善車廂的空氣動力性能；降低機械損失。其中汽車的機械損失主要包括運動部件摩擦損失和驅動功率損失，這兩大類損失約占發(fā)動機功率的2030。而其中承受載荷很大，相應能耗 很大的差速器圓錐軸承和汽車輪轂軸承受到了汽車廠商的重視，并對差速器軸承和汽車輪轂軸承生產商提出了摩擦力矩的控制要求，我公司受差速器軸承和汽車輪轂軸承生產商的委托，開發(fā)相應的測試試驗機，我承擔了其中的汽車輪轂

11、軸承摩擦力矩試驗機的開發(fā)任務。 1.2 研究現狀和研究方向滾動軸承在旋轉過程中，由于其外圈、內圈、保持架、鋼球、密封圈五大件之間互相接觸，故存在著摩擦阻力。軸承摩擦阻力的性能一般按兩種方法進行評定，一種是靈活性檢查：采用徒手檢查的方法，檢查軸承在旋轉時的阻滯現象，以定性的粗略判斷其軸承摩擦阻力大小。另一種是以摩擦力矩來衡量，這也是一種科學的客觀的測量方法。軸承摩擦阻力影響軸承壽命，影響主機制導系統(tǒng)的可靠性和精確性的重要因素。尤其對于高科技使用的軸承，如：陀螺儀軸承、衛(wèi)星消旋天線軸承、運載火箭軸承、飛行平臺軸承等等，均需要更加嚴格的摩擦力矩測量。對于載載軸承，更是能耗的大戶，其摩擦能耗約是總能耗

12、的約30%。總之目前世界各國對于軸承質量的重點要求，已經由尺寸精度、幾何精度、成品的旋轉精度等方面轉向了軸承的動態(tài)性能方面的摩擦力矩和振動的測量和壽命的測量，這也是使用單位最關心的三個重要技術性能指標。因此，軸承摩擦力矩測量技術的研究目的就是研究如何合理評定，準確測量軸承的摩擦性能，為改進軸承設計參數、改進加工工藝和分析軸承摩擦力矩的影響因素，提供一個可靠的手段。從而提高軸承質量，提高主機精度，滿足使用單位對軸承摩擦性能的技術要求，這對尖端科學技術的發(fā)展和國防建設都有著重要意義，同時也是節(jié)能減排的需要。1軸承摩擦力矩定義：軸承在旋轉過程中阻礙其運動的力矩總和。2軸承摩擦力矩的種類（1）靜態(tài)力矩

13、：（啟動力矩）軸承兩套圈從靜止狀態(tài)到開始相對轉動的一瞬間所需克服的摩擦阻力矩。（2）動態(tài)力矩：軸承兩套相對轉動時所需克服的摩擦阻力矩。在測量時可提取最大力矩平均力矩和力矩差做為評定軸承動態(tài)摩擦性能參數。（3）準靜態(tài)力矩：理論上雖分為靜動態(tài)兩種力矩，但日本學者曾根據靜動態(tài)力矩成因相近的理論，提出了利用極低轉速下測量動態(tài)力矩可以近似獲得靜態(tài)力矩的方法，這種力矩稱為準靜態(tài)力矩。通過收集和研究國內外現有國內外軸承摩擦力矩測量儀器，可以發(fā)現原有的儀器量程較小且不承載和很小承載，僅設用于微型和小型軸承，更不能跟蹤軸承壽命周期摩擦力矩變化的進行長時間研究。主要有以下八種摩擦力矩測量儀器： 1PM692平均摩

14、擦力矩測量低度（圖1-1） 平均摩擦力矩不能直接顯示測量結果，需按下式計算獲得：式中： n從重錘脫開負荷盤到負荷轉盤停止時的圈數。 重錘從脫開轉盤到轉盤停止的時間。J-負荷轉盤的轉動慣量；圖1-1儀器測量原理圖1-重錘 2-滑輪 3-螺釘 4-負荷轉盤 5-心軸 6-鎖緊螺釘7-軸承 8-定位座 9-立柱最大摩擦力矩測量儀（圖 ）圖 儀器測量原理圖-配重塊 2-心軸 3-內圈 4-外圈 5-負荷塊 6-刻度盤 7-轉軸 8-支撐 9-電機 10-平衡銷 11-螺桿測量結果可從讀盤上讀出，軸承最大摩擦力矩；度盤刻度由下式得到：式中：r-配垂塊重心到轉軸的中心距離；P-配重塊的質量3英國T.I.D

15、-33啟動力矩測量儀（圖） 原理：采用電渦流驅動儀器用標準游絲進行定標。技術指標：力矩范圍01.3gem gfcm軸向負荷75400g圖1-4日本機械試型軸承摩擦力矩測量儀 （圖）圖4 日本機械試儀測量原理圖1-軸向負荷 2旋轉臺 3外更換套4內更換套5-被測軸承 6扭簧絲7應變絲一種微型軸承摩擦力矩測量儀，主要缺點是測量系統(tǒng)工藝復雜、易損壞。5M992B微型軸承摩擦力矩測量儀 （圖洛陽所產品）主要特點：（1）可以垂直和水平兩個位置測量（2）備有部分典型曲線圖技術指標：測量軸承范圍：內徑：28mm力矩測量范圍： 0100Nm軸 向 負 荷： 14N主 軸 轉 速： 2r/min示 值 誤 差：

16、示值穩(wěn)定性：Nm/4h主 軸 轉 速： 2r/min示 值 誤 差：示值穩(wěn)定性：Nm/4h氣 源 壓 力：圖6 M 992儀器測量原理圖1-銷 2-內更換套 3-外更換套 4-軸承 5-墊圈 6-空氣軸承主軸 7-空氣軸承 8-總之，無論從我院工科專業(yè)的設置和專業(yè)方向看，還是從福州地區(qū)各支柱產業(yè)對人才的需求看，都要求我們培養(yǎng)的學生不僅要掌握一定的機械、電子、電氣方面的理論知識，更需要掌握一手熟練地對應用現代電子技術、微機技術、電氣技術等高新技術的各類現代設備進行操作和維護的技能。真正培養(yǎng)出既有智能又有技能的復合型人才。為此建立一個能夠實現培養(yǎng)這一技能的實訓基地不僅是必要，而且是可行的。為創(chuàng)建這

17、樣一個實訓基地，我們也一直在不斷地努力之中。三、應用電子技術實訓基地建設目標和基本思路1、總體目標：從經濟建設和社會發(fā)展的實際需求出發(fā)，結合學院的發(fā)展規(guī)劃，在現有的實訓基地的基礎上提高補齊，以重點專業(yè)建設為基礎，其它專業(yè)圍繞重點專業(yè)建設的設想，按照“全面規(guī)劃、分步實施、逐步完善”的思路，統(tǒng)籌規(guī)劃，重點投入，合理布局，爭取用二年的時間，建成以應用電子技術專業(yè)為重點，兼顧相關專業(yè)的設施齊全先進、功能多樣并集教學、實訓、職業(yè)技能等級鑒定為一體，具備社會技術培訓與服務功能，實現區(qū)域資源共享，同時具有真實（仿真）職業(yè)氛圍，且在福建省相關專業(yè)群的教學和技能培訓中發(fā)揮引導和示范作用的實訓基地。（1）教學目標

18、技術工程系現有4個專業(yè)，到“十一·五”計劃末，計劃增設3個專業(yè)，共6個專業(yè)約25個教學班，在校大專學歷學生達750人左右。按教育部示范性高職院校的要求，每專業(yè)年教學時數大于800學時，其中實踐教學必須大于50%，這其中70%在校內實驗實訓基地完成，只有這樣才能符合電子信息行業(yè)生產一線的高素質技能型人才的培養(yǎng)目標，為學生在校期間獲取各類職業(yè)資格證書提供條件。（2）科研目標高職院校教師在完成教學任務的同時，應結合本專業(yè)“2+1+1+1+1”的人才培養(yǎng)模式和行業(yè)發(fā)展要求，走產學研結合道路，積極有效開展科研工作。充分利用現有的“福州職業(yè)技術學院自動化研究所”等科研、教學平臺，開展科學研究和應

19、用開發(fā)，建設校內實驗實訓基地為教師開展科研工作提供了基本保證。（3）社會化服務目標職業(yè)技能培訓、再就業(yè)工程和農村勞動力轉移是學院獨具特色的示范性亮點，我院曾開展過各種形式的實用人才培養(yǎng)培訓，如社區(qū)學院、繼續(xù)教育學院、職業(yè)技能鑒定站等，技術工程系可承擔無線電裝接工、維修電工、家用電子產品維修工、無線電調試工等多個工種培訓，計劃今后每年培訓300-400人。（4）校企合作目標目前，學院已經與福建冠捷電子有限公司簽訂了聯(lián)合辦學協(xié)議。組建了聯(lián)合辦學的組織結構，雙方在實訓基地建設、課程體系改革、師資隊伍培養(yǎng)等方面開展了扎實有效的工作，取得初步的成果。第一階段開始的冠捷訂單班已經在生產現場進行了實踐教學的

20、改革和職業(yè)技能的培養(yǎng)，取得了豐碩的成果。今后，將進一步建立和完善針對職業(yè)技能崗位的實訓基地建設。與企業(yè)（尤其是知名企業(yè)）合作，引入企業(yè)先進的生產設備和企業(yè)文化，并通過實訓基地的建設，增添必要的先進設備，建設仿真型、技能型的實訓基地。使實訓基地實現資源共享、技能培訓和考核、服務企業(yè)和社會等功能。2、基本思路： 以就業(yè)為導向，以能力為本位。以科學的勞動觀與技術觀為指導，注重可持續(xù)發(fā)展能力，充分認識職業(yè)和技術實踐活動對經濟發(fā)展和個人成長的意義和價值，全面提高勞動者素質。大力培養(yǎng)技能型緊缺人才，通過建設實踐教學基地，加強實踐性教學和技能培養(yǎng)。使學生成為企業(yè)生產服務一線迫切需要的高素質勞動者。（1）適應

21、企業(yè)技術發(fā)展，體現專業(yè)發(fā)展的先進性和前瞻性關注我國電子、電氣行業(yè)的最新技術發(fā)展，通過多種形式的產學研合作，及時調整課程設置和教學內容，突出本專業(yè)領域的新知識、新技術、新工藝和新方法，深入企業(yè)調研，貼近生產實際。與企業(yè)深度融合，建立適應生產實際的仿真型、生產型實驗、實訓基地。在項目建設上，注意一定的先進性和前瞻性，同時，整合社會資源，實現基地的共享和開放。（2）以學生為中心，構建科學的教學體系和評價體系根據社會需求和專業(yè)發(fā)展需要，充分考慮學生的理論水平和掌握技能的程度，為每一個學生提供適應勞動力市場需要和有職業(yè)發(fā)展前景的、模塊化的學習條件，力求在學習內容、教學組織、教學評價等方面給教師和學生提供

22、選擇和創(chuàng)新空間，構建開放式的課程體系，適應學生個性化發(fā)展和崗位的需要。采用模塊式課程結構和彈性學習制度，滿足企業(yè)和學習者的不同需要。建設實踐教學基地，不僅要滿足高職的學歷教育，而且要適應在職人員更新知識和技能培訓的需要。（3）構建五位一體，成為院校與企業(yè)合作、共享的中心實訓基地不僅要成為本院學生技能培訓和應用課題研究的基地，而且要成為面向社會的職業(yè)技能培訓、鑒定中心和職業(yè)資格認證中心，成為其它職業(yè)院校和企業(yè)共享的資源中心。通過實訓基地建設，進一步完善職業(yè)技能的培養(yǎng)和職業(yè)素質提高的功能，有助于承擔學生綜合職業(yè)能力培養(yǎng)、有助于職業(yè)素質訓練，有助于達到實踐教學資源的共享，有助于開展職工培訓及勞動力轉

23、移的技術培訓等。同時，將實訓基地建成一個完全開放性的實踐訓練場所。它既能讓學生在基地接觸本行業(yè)的新技術、新技能，又能結合職業(yè)技能鑒定開展雙證書培訓、考核。實訓基地為院校與企業(yè)、行業(yè)的緊密結合提供了接口，它不僅能承擔高等職業(yè)教育的基本技能實訓，而且能承擔各級各類職業(yè)技能的培訓任務，使學院實訓基地與社會經濟發(fā)展緊密聯(lián)系。通過實訓基地建設、整合社會資源等措施，在“學校 企業(yè)”的專業(yè)建設模式、“2+1+1+1+1” 的工學交替人才培養(yǎng)模式、實訓基地建設模式、資源共享基礎上的教學環(huán)境建立和學生可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)途徑等各方面起到引領和示范作用。四、主要建設內容通過多渠道籌集資金投入機電專業(yè)的實驗室和實訓

24、基地的建設，以及采取與企業(yè)聯(lián)辦、委培等方式，逐步完善技能型人才培養(yǎng)的軟、硬件條件。建立起較為齊全的機、電類實踐教學和崗前培訓基地。使學生就學期間，除了掌握必備的理論知識外，還取得相應的職業(yè)資格證書，拓寬就業(yè)的門路。總體包括以下內容（詳見附表二）：1、電工電子類實訓室建設（已經建成投入使用） 2、電氣控制類實訓室建設（已經建成投入使用） 3、電子通信類實訓基地建設（籌建中） 4、電工技能培訓基地建設（籌建中）5、電氣智能實訓教學公共平臺（已經建成投入使用） 6、機電工程實訓中心（已經建成投入使用） 7、汽車運用技術實踐中心（已經建成投入使用）本期建設的主要內容是：五、資金來源和年度資金安排資金來源：采用學校自籌、政府獎勵的