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浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
班 級(jí)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化09（4）班
姓 名
丁建峰
課題名稱
液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)
開題報(bào)告
目 錄
1 選題的背景與意義
1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.2 機(jī)構(gòu)動(dòng)平衡試驗(yàn)臺(tái)研究意義
2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題
2.1 基本內(nèi)容
2.2 擬解決的主要問題
3 研究思路方案、可行性分析及預(yù)期成果
3.1 研究思路方案
3.2 可行性分析
3.3 預(yù)期研究成果
4 研究工作計(jì)劃
參考文獻(xiàn)
（開題報(bào)告全文附后）
成績(jī)：
答 辯
意 見
答辯組長(zhǎng)簽名：
年 月 日
系
主
任
審
核
意
見
簽名：
年 月 日
液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)
丁建峰
(機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化09（4）班 B09300407)
1 選題的背景與意義
滑動(dòng)軸承是用來(lái)支撐軸及其它回轉(zhuǎn)零件的一種重要部件，因其本身具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：軸頸軸瓦間所特有的潤(rùn)滑油膜具有緩沖吸振作用，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，回轉(zhuǎn)速度高等，這些優(yōu)點(diǎn)使它在某些場(chǎng)合占有重要地位。因此滑動(dòng)軸承在金屬切削機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、鐵路機(jī)及車輛、軋鋼機(jī)、雷達(dá)、衛(wèi)星通信地面站及天文望遠(yuǎn)鏡等方面的應(yīng)用十分廣泛 。為了幫助大學(xué)學(xué)生更加深入、細(xì)致地了解和研究滑動(dòng)軸承，各種滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，但在實(shí)驗(yàn)的效率、效果方面都還有不足。
1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
早在1989年，東南大學(xué)機(jī)械學(xué)研究室已經(jīng)設(shè)計(jì)研制成靜壓和動(dòng)靜壓軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái) ，它可以進(jìn)行靜壓和動(dòng)靜壓滑動(dòng)軸承的靜動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)。
1995年，上海機(jī)械電子工程學(xué)院為研究滑動(dòng)軸承靜態(tài)和動(dòng)態(tài)油膜氣穴分布，設(shè)計(jì)并開發(fā)了360。動(dòng)、靜載荷滑動(dòng)軸承油膜分布實(shí)驗(yàn)臺(tái) 。
2001年，廣東工業(yè)大學(xué)為了對(duì)軸承進(jìn)行系統(tǒng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)并研制了YZ-1型軸承試驗(yàn)臺(tái)。
2002年，湖南長(zhǎng)慶科教儀器廠研制了HS-A型滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)。HS-A型滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)。它可以幫助學(xué)生觀察滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)及油膜形成的過(guò)程，測(cè)量其徑向油膜壓力分布，通過(guò)測(cè)定可以繪制出摩擦特性曲線、徑向油膜壓力分布曲線和測(cè)定其承載量。后湖南長(zhǎng)慶科教儀器廠又研制了HS-B型滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
此外上海同育教學(xué)儀器設(shè)備有限公司研制了TYK-I液體動(dòng)壓軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)功能有觀察滑動(dòng)軸承的動(dòng)壓油膜形成過(guò)程與現(xiàn)象；使用壓力表測(cè)量軸承徑向及軸向壓力分布值；使用摩擦力傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣并顯示軸承摩擦力矩值；采用力及轉(zhuǎn)速傳感器，測(cè)量軸承工作載荷及主軸轉(zhuǎn)速；實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作載荷、摩擦力矩及主軸轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)接入實(shí)驗(yàn)臺(tái)所配的測(cè)試儀，由單片微機(jī)控制實(shí)時(shí)采樣、分析、并顯示；通過(guò)抄錄測(cè)試儀及壓力表所顯示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，手動(dòng)繪制出滑動(dòng)軸承徑向油膜壓力分布曲線與承載量曲線及摩擦特性曲線。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)從手動(dòng)實(shí)驗(yàn)，手工繪制實(shí)驗(yàn)曲線，填寫實(shí)驗(yàn)表格的階段向?qū)嶒?yàn)信息采樣、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理方面智能化發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真等先進(jìn)教學(xué)手段與技術(shù)也開始應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié) 。
1.2 液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)研究意義
目前的滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)普遍存在功能單一、測(cè)試數(shù)據(jù)精度低、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性差等問題。但計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，使教與學(xué)的形式與內(nèi)容發(fā)生了變化，也改變了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式，使實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革成為可能。將計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真等先進(jìn)教學(xué)手段與技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，科學(xué)地應(yīng)用新技術(shù)，充分發(fā)揮高科技的特長(zhǎng)，使實(shí)驗(yàn)室在現(xiàn)代化管理體制下高效運(yùn)行，成為了一個(gè)新課題。本課題的研究意義在于：用現(xiàn)代化的技術(shù)手段改造原有教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，提高實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試度、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性及實(shí)驗(yàn)性能，滿足教學(xué)要求。同時(shí)也可以驗(yàn)證實(shí)際軸承的性能是否和設(shè)計(jì)的性能相吻合；檢驗(yàn)軸承的設(shè)計(jì)、制造和裝配是否合理。新型實(shí)驗(yàn)臺(tái)開發(fā)完成后，可向全國(guó)高等工科院校相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室推廣使用。
2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題
2.1 基本內(nèi)容
本課題重點(diǎn)完成實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)電機(jī)及調(diào)速方法選擇、相應(yīng)傳感器的選擇，其主要內(nèi)容有：
1、了解液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)研制研究目的。理解液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)及 其特點(diǎn)。確定完整實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體方案。
2、相關(guān)測(cè)試用傳感器型號(hào)、電機(jī)選定。
3、進(jìn)行油溫測(cè)試，對(duì)油膜進(jìn)行加熱，測(cè)得油溫與壓力的關(guān)系
（這是以前所不具有的，是本試驗(yàn)臺(tái)最大的創(chuàng)新）
4、對(duì)油膜形成過(guò)程進(jìn)行三維仿真。
2.2 擬解決的主要問題
解決油溫變化跟油膜壓力、黏度變化的關(guān)系。
油溫過(guò)高，使冷卻軸承的效果不好，造成軸承溫度升高；此外，油溫升高還會(huì)使?jié)櫥偷酿ざ认陆担菀滓鹁植坑湍て茐?，?rùn)滑失效，降低軸承的承載能力，甚至發(fā)生潤(rùn)滑油碳化而燒瓦。油溫過(guò)低，會(huì)使油的黏度增加，從而使油膜潤(rùn)滑摩擦力增大，軸承耗功率增加。此外，還會(huì)使油膜變厚，產(chǎn)生因油膜振動(dòng)引起的機(jī)器振動(dòng)。因此，現(xiàn)在設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)可以知道溫度變化跟油膜壓力的關(guān)系。
3 研究思路方案、可行性分析及預(yù)期成果
本設(shè)計(jì)論文擬采用理論設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，根據(jù)課題要求設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)，選擇傳感器和采集卡等，使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)能在仿真模擬下運(yùn)行。
3.1 研究思路方案
3.1.1試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)是由硬件系統(tǒng)組成。其中硬件系統(tǒng)如圖所示（這個(gè)是別人做好的試驗(yàn)臺(tái)）：
圖2-1
1、電 機(jī)
2、皮 帶
3、摩擦力傳感器
4、壓力傳感器：測(cè)量軸承表面油膜壓力，共7個(gè)F1~ F7，
5、軸 瓦
6、加載傳感器：測(cè)量外加載荷值
7、主 軸
9、油 槽
10、底 座
11、面 板
12、調(diào)速旋鈕：控制電機(jī)轉(zhuǎn)速
試驗(yàn)臺(tái)啟動(dòng)后，由電機(jī)1通過(guò)皮帶帶動(dòng)主軸7在油槽9中轉(zhuǎn)動(dòng)，在油膜粘力作用下通過(guò)摩擦力傳感器3測(cè)出主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)受到的摩擦力矩；當(dāng)潤(rùn)滑油充滿整個(gè)軸瓦內(nèi)壁后軸瓦上的7個(gè)壓力傳感器可分別測(cè)出分布在其上的油膜壓力值；待穩(wěn)定工作后由溫度傳感器t1測(cè)出入油口的油溫，t2測(cè)出出油口的油溫。
徑向油膜壓力分布圖：
圖2-2
然而，這個(gè)試驗(yàn)臺(tái)有不少不足之處，在剛開始轉(zhuǎn)的時(shí)候，轉(zhuǎn)速較低，主軸在油槽里是干摩擦，會(huì)對(duì)主軸等各個(gè)零件造成破壞。而等主軸上附著不少油時(shí)，兩者是混合摩擦。此時(shí)摩擦力較大，油溫開始升高。等到油膜完全包住主軸時(shí)，就是液體摩擦。這個(gè)時(shí)候，油膜壓力最大，油膜黏度也在變化。同時(shí)我們可以加入一個(gè)加溫裝置跟油膜黏度傳感器。
在電機(jī)的選擇上，變頻電機(jī)滿足了我們的要求。主要是變頻電機(jī)可以平滑控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，就是無(wú)級(jí)調(diào)速。因此，通過(guò)變頻器可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，得到自己需要的轉(zhuǎn)速。
3.1.2------這個(gè)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)完成后會(huì)安放設(shè)計(jì)成柜式的。如下圖：
圖2-3
3.2 可行性分析
滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研制，我校及其它院校也有一定的研究，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)方面也有一定的成就。
對(duì)液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理軟件研制涉及到機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、 傳感器等基礎(chǔ)知識(shí)。本人對(duì)這方面的知識(shí)已有所掌握，在前人研究的基礎(chǔ)上，在我校指導(dǎo)老師豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和成熟的研究思路的幫助下定能取得預(yù)期的研究成果，確保畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成。
3.3 預(yù)期研究成果
完成實(shí)驗(yàn)臺(tái)相應(yīng)傳感器的按裝設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)能較好的滿足設(shè)計(jì)要求。
４ 研究工作計(jì)劃
起止時(shí)間
內(nèi)容
2012.12.15~2013.01.14
外文翻譯、文獻(xiàn)綜述、開題報(bào)告，并熟悉理論力學(xué)、機(jī)械原理等相關(guān)知識(shí)
2013.01.15~2013.01.15
提交開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述及外文翻譯，開題答辯
2013.03.01~2013.03.14
機(jī)構(gòu)動(dòng)平衡試驗(yàn)平臺(tái)的整體方案設(shè)計(jì)
2013.03.15~2013.03.28
試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)及零部件設(shè)計(jì)
2013.03.29~2013.04.11
試驗(yàn)平臺(tái)裝配
2013.04.12~2013.04.24
繪制裝配圖及主要零件圖
2013.04.25~2013.05.02
結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)及畢業(yè)論文撰寫
2013.05.03~2013.05.10
完成并提交畢業(yè)論文
2013.05.11~2013.05.24
整理材料準(zhǔn)備答辯
2013.05.25~2013.05.29
論文答辯
參考文獻(xiàn)
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