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摘 要

在轴承制造领域，轴承的扭矩测量越来越受到业界内的重视。扭矩的检测不仅可以帮助制造商在轴承的设计和改良上取得较大的突破，也可以帮助制造商在与客户交流时，提供更为准确的测量信息，达到产品质量提高与销量提高双方面的好处。

本文分析了轴承测量的特点，总结出扭矩测量试验机由试验机滑台、原动机构（伺服电机）、传动机构、信息采集机构和信息处理机构、试验控制软件五大模块组成，最后完成了单列闭式深沟球轴承的扭矩测量试验机的结构设计。

关键词：深沟球轴承；扭矩；试验机；结构设计

Ball Bearing Torque Measurement of Machine Design

Abstract

In the field of bearing manufacturing, bearing torque measurement is more and more attention in the industry. Torque detection can not only help manufacturers make a great breakthrough in the bearing design and improvement, can also help manufacturers with the customer communication, providing more accurate measurement information, to improve the quality of the products and increase sales double benefits.

Is analyzed in this paper characteristics of bearing measurement, sums up the machine torque measuring by the testing machine slipway, motive mechanism (servo motor), transmission mechanism, information acquisition mechanism and information processing mechanism, test control software modules, finally completed the single closed type deep groove ball bearing torque test machine for measuring the structure design.

Keywords: Ball Bearing; Torsion;Testing Machine; Structure Design

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 轴承的发展 1

1.2 深沟球轴承的特点及发展趋势 1

1.3 本文主要设计任务 1

第二章 轴承扭矩测量试验机的整体结构设计 2

2.1 轴承扭矩测量试验机的分类 2

2.2 轴承扭矩测量试验机的整体结构 2

2.3 轴承扭矩测量试验机的运行原理 2

2.3.1 水平式轴承扭矩测量试验机 2

2.3.2 竖直式轴承扭矩测量试验机 3

第三章 轴承扭矩测量试验机的零部件设计 4

3.1 轴承扭矩测量试验机的设计思路 4

3.2 轴承扭矩测量试验机的测量方法 4

3.3 轴承扭矩测量试验机的构造形式及工作条件 4

3.4 信号传递机构 5

3.5 信号传递系统的原理 5

3.6 滑动模块设计 5

3.7 传动结构设计 7

3.8 支撑模块设计 7

第四章 测量原理及实验数据分析 8

4.1 扭矩试验机的测量原理 8

4.2 实验数据分析计算 8

第五章 总结与展望 10

5.1 试验机的主要性能参数 10

5.2 展望 11

第六章 结束语 12

致 谢 13

参考文献 14

附录 15

第一章 绪 论

1.1 轴承的发展

从改革开放到现在,整整三十八年过去了，得益于改革开放的福利，我国在机械水平上取得了极大的进步，整个机械行业也到了迅猛的发展。作为机械领域关键部件之一的深沟球轴承也得到了相应的发展，基本上已形成了专业化、系列化生产的局面。行业内有大量资料表明，国外有许多国家的机械制造类的公司，都已发展成了大规模生产的专业化公司，将轴承的生产及销售垄断，并且销售点遍布了全球。[滚动轴承制造工艺学]

1.2 深沟球轴承的特点及发展趋势

深沟球轴承是滚动轴承中最具有代表性的一种类型，其用途也是十分的广泛。此类轴承在高转速甚至极高转速的机械部件中都较为适用，并且也具有较高的耐用性，最大的特点是由于其结构的原因，不需要经常的维护。深沟球轴承的结构十分简单，摩擦系数较小，能够承受的极限转速也十分高，并且制造成本低，在整个加工和装配的过程中不难达到较高的制造精度，因此其性能特点也比较好控制。

根据最近几年国内外的研究报告显示, 深沟球轴承扭矩的测量呈现以下几点的发展趋势：

(1)正在由静态测试向动态在线测试方向发展。

(2)正在向先测量应变，再间接转换成应力或扭矩而向直接测应力或扭矩方向发展的趋势, 并且提高了轴承测量的精确度。

(3)产品的测试系统正在向微型化、数字化、智能化、虚拟化和网络化的方向发展，且近几年的发展趋势越加强烈。

(4)性能方面正在从单功能向多功能方向发展, 其中包括自补偿、自修正、自适应、自诊断、远程设定、状态组合、信息存储和记忆等多方面的能力。

(5)轴承扭矩测量试验机与机器动力装置的控制系统相互结合, 从而达到试验机转速、力矩、输出功率之间的相互配合, 进而保证了机械设备在最佳的状态时运行。

1.3 本文主要设计任务

在使用深沟球轴承的过程中，其使用品质的高低及其使用寿命与轴承的扭矩具有直接的关系，因此，扭矩是深沟球轴承产品品质上的一个极其重要的指标之一。为了给客户提供更为准确的扭矩测量数据以便于进一步提高轴承的制造品质，轴承制造公司的产品测试中心急需设计制造一台能够准确并且有效的测量收集轴承扭矩的试验机。鉴于此现状，扭矩测量实验机的设计由此。本文要求完成深沟球轴承的扭矩测量试验机的结构设计。

第二章 轴承扭矩测量试验机的整体结构设计

2.1 轴承扭矩测量试验机的分类

轴承扭矩测量试验机是依据试验条件的要求，可分为水平式扭矩测量试验机(主要用于测量轴承在轴向受力条件下的扭矩)和竖直式扭矩测量试验机（主要用于测量轴承在径向受力条件下的扭矩）。水平式扭矩测量试验机主要用于检测轴承在轴向受力时的摩擦力矩,这种力作用在沟道边缘，深沟球轴承的结构特点决定了其受力较好的点在沟道底部的中心线位置，因此，轴承轴向上受力较大时，不可以检测轴承的扭矩，因为不具有较大的意义。竖直式深沟球轴承在实验时可以选用较大的砝码或者加上较大的负载，因为其结构的特点，轴承在其沟道处的受力性能较好，因此，在竖直方向检测扭矩时加负载是具有一定的意义的。

2.2 轴承扭矩测量试验机的整体结构

轴承扭矩测量试验机的整体结构主要由两个力传感器、一台伺服电机、一台伺服电机驱动器、一个采集器、一台电脑及若干支撑板组成。其结构图见图2.1。

实验轴承

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