新型滚动接触疲劳试验机研制及其加载系统动态特性研究

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1、硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目新型滚动接触疲劳试验机研制及其加载系统动态特性研究作者姓名杨建春学科专业机械制造及其自动化指导教师胡占齐教授2015年5月中图分类号：TH113.3学校代码：10216UDC：620密级：公开工学硕士学位论文新型滚动接触疲劳试验机研制及其加载系统动态特性研究硕士研究生：杨建春导师：胡占齐教授申请学位：工学硕士学科专业：机械制造及其自动化所在单位：机械工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinMechanicalManufacturingandAutomationTHER&DANDL

2、OADINGSYSTEMDYNAMICCHARACTERISTICSSTUDYOFTHENEWROLLINGCONTACTFATIGUETESTINGMACHINEbyYangJianchunSupervisor:ProfessorHuZhanqiYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《新型滚动接触疲劳试验机研制及其加载系统动态特性研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的

3、个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《新型滚动接触疲劳试验机研制及其加载系统动态特性研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□

4、。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要滚动接触疲劳是滚动轴承的主要失效形式之一，疲劳寿命试验是评价轴承材料性能的主要手段，因此，研制出能准确模拟轴承实际工况的试验设备，为研发高性能的轴承材料提供可靠的数据支撑具有重要的意义。本文主要进行了以下工作：（1）对滚动接触疲劳试验机进行结构设计。经过功能分析，将试验机分解为加载系统、主轴系统、润滑系统、测控系统和电气控制系统。在加载系统中，结合杠杆砝码加载原理和伺服控制技术设计了一种新型杠杆伺服加载系统，保证试验机的加载精度和制造成本；在主轴系统中分别对主轴组件和陪试件装夹部件进行结构设计，

5、并对主轴电机和带传动进行选型计算；在润滑系统中，对润滑装置进行结构设计；在测控系统功能设计中，根据需要采集的试验数据完成各传感器的选择；在电气控制系统的功能设计中，分别对系统电源、主轴电机和伺服电机的主回路进行设计，并根据试验要求对其它参数的电气控制提出功能设计要求，以方便试验操作。（2）将伺服加载系统抽象为伺服驱动系统和机械传动系统的串联。分别建立伺服驱动系统和机械传动系统的数学模型，设计了PID控制器，最终建立了完整的伺服加载系统的数学模型。（3）建立了伺服加载系统的Simulink仿真模型，对系统的仿真模型进行动态特性仿真分析，研究了不同机械参量（转动惯量、等效阻尼、刚度

6、）对系统动态特性的影响，得到了伺服加载系统机械参量的合理取值范围，为加载系统进一步参数优化提供数据支持。（4）对试验机进行调试运行，使各系统功都能达到设计要求，并对伺服加载系统进行试验测试，以验证仿真结果的正确性和可靠性。关键词：滚动接触疲劳；试验机；杠杆加载；伺服控制；动态特性I燕山大学工学硕士学位论文AbstractTheoneofmainfailureformofrollingbearingisrollingcontactfatigue,andthefatiguelifetestisamajormeanstoevaluatebearingmaterialperforman

7、ce.Therefore,itisofgreatimportancetoresearchanddevelopatestdevicewhichcansimulatetherealworkingconditionofbearingsaccurately,anditcanprovidereliabledatasupportfordevelopinghighperformancebearingmaterial.Themainworkofthepaperisasfollows:(1)Structura