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1 选题的背景与意义
滑动轴承是用来支撑轴及其它回转零件的一种重要部件，因其本身具有一些独特的优点：轴颈轴瓦间所特有的润滑油膜具有缓冲吸振作用，使用寿命长，结构紧凑，回转速度高等，这些优点使它在某些场合占有重要地位。因此滑动轴承在金属切削机床、内燃机、铁路机及车辆、轧钢机、雷达、卫星通信地面站及天文望远镜等方面的应用十分广泛 。为了帮助大学学生更加深入、细致地了解和研究滑动轴承，各种滑动轴承实验台应运而生，但在实验的效率、效果方面都还有不足。
1.1 国内外研究现状和发展趋势
早在1989年，东南大学机械学研究室已经设计研制成静压和动静压轴承实验台 ，它可以进行静压和动静压滑动轴承的静动特性实验。
1995年，上海机械电子工程学院为研究滑动轴承静态和动态油膜气穴分布，设计并开发了360。动、静载荷滑动轴承油膜分布实验台 。
2001年，广东工业大学为了对轴承进行系统的理论与实验研究，设计并研制了YZ-1型轴承试验台。
2002年，湖南长庆科教仪器厂研制了HS-A型滑动轴承实验台。HS-A型滑动轴承实验台主要用于教学实验。它可以帮助学生观察滑动轴承的结构及油膜形成的过程，测量其径向油膜压力分布，通过测定可以绘制出摩擦特性曲线、径向油膜压力分布曲线和测定其承载量。后湖南长庆科教仪器厂又研制了HS-B型滑动轴承实验台。
此外上海同育教学仪器设备有限公司研制了TYK-I液体动压轴承实验台。该实验台的实验功能有观察滑动轴承的动压油膜形成过程与现象；使用压力表测量轴承径向及轴向压力分布值；使用摩擦力传感器进行实时采样并显示轴承摩擦力矩值；采用力及转速传感器，测量轴承工作载荷及主轴转速；实验台工作载荷、摩擦力矩及主轴转速传感器信号接入实验台所配的测试仪，由单片微机控制实时采样、分析、并显示；通过抄录测试仪及压力表所显示实验数据，手动绘制出滑动轴承径向油膜压力分布曲线与承载量曲线及摩擦特性曲线。
随着计算机技术的发展与应用，滑动轴承实验台从手动实验，手工绘制实验曲线，填写实验表格的阶段向实验信息采样、过程控制、数据处理方面智能化发展，计算机辅助教学、计算机仿真等先进教学手段与技术也开始应用于实践教学环节 。
1.2 液体动压滑动轴承实验台研究意义
目前的滑动轴承实验台普遍存在功能单一、测试数据精度低、实验数据稳定性差等问题。但计算机技术的发展与应用，使教与学的形式与内容发生了变化，也改变了实验教学的模式，使实现教学改革成为可能。将计算机辅助教学、计算机仿真等先进教学手段与技术应用于实践教学环节，科学地应用新技术，充分发挥高科技的特长，使实验室在现代化管理体制下高效运行，成为了一个新课题。本课题的研究意义在于：用现代化的技术手段改造原有教学实验设备，提高实验台测试度、实验数据的可靠性及实验性能，满足教学要求。同时也可以验证实际轴承的性能是否和设计的性能相吻合；检验轴承的设计、制造和装配是否合理。新型实验台开发完成后，可向全国高等工科院校相关专业实验室推广使用。
2 研究的基本内容与拟解决的主要问题
2.1 基本内容
本课题重点完成实验台传动电机及调速方法选择、相应传感器的选择，其主要内容有：
1、了解液体动压滑动轴承实验台研制研究目的。理解液体动压滑动轴承结构及 其特点。确定完整实验系统总体方案。
2、相关测试用传感器型号、电机选定。
3、进行油温测试，对油膜进行加热，测得油温与压力的关系
（这是以前所不具有的，是本试验台最大的创新）
4、对油膜形成过程进行三维仿真。
2.2 拟解决的主要问题
解决油温变化跟油膜压力、黏度变化的关系。
油温过高，使冷却轴承的效果不好，造成轴承温度升高；此外，油温升高还会使润滑油的黏度下降，容易引起局部油膜破坏，润滑失效，降低轴承的承载能力，甚至发生润滑油碳化而烧瓦。油温过低，会使油的黏度增加，从而使油膜润滑摩擦力增大，轴承耗功率增加。此外，还会使油膜变厚，产生因油膜振动引起的机器振动。因此，现在设计的试验台可以知道温度变化跟油膜压力的关系。
3 研究思路方案、可行性分析及预期成果
本设计论文拟采用理论设计与仿真实验相结合的方法，根据课题要求设计试验台，选择传感器和采集卡等，使得整个实验台能在仿真模拟下运行。
3.1 研究思路方案
3.1.1试验台结构设计
滑动轴承实验台是由硬件系统组成。其中硬件系统如图所示（这个是别人做好的试验台）：
1、电 机
2、皮 带
3、摩擦力传感器
4、压力传感器：测量轴承表面油膜压力，共7个F1~ F7，
5、轴 瓦
6、加载传感器：测量外加载荷值
7、主 轴
9、油 槽
10、底 座
11、面 板
12、调速旋钮：控制电机转速
试验台启动后，由电机1通过皮带带动主轴7在油槽9中转动，在油膜粘力作用下通过摩擦力传感器3测出主轴旋转时受到的摩擦力矩；当润滑油充满整个轴瓦内壁后轴瓦上的7个压力传感器可分别测出分布在其上的油膜压力值；待稳定工作后由温度传感器t1测出入油口的油温，t2测出出油口的油温。
径向油膜压力分布图：
然而，这个试验台有不少不足之处，在刚开始转的时候，转速较低，主轴在油槽里是干摩擦，会对主轴等各个零件造成破坏。而等主轴上附着不少油时，两者是混合摩擦。此时摩擦力较大，油温开始升高。等到油膜完全包住主轴时，就是液体摩擦。这个时候，油膜压力最大，油膜黏度也在变化。同时我们可以加入一个加温装置跟油膜黏度传感器。
在电机的选择上，变频电机满足了我们的要求。主要是变频电机可以平滑控制电动机转速，就是无级调速。因此，通过变频器可以对电动机进行调速，得到自己需要的转速。
3.1.2------这个试验台设计完成后会安放设计成柜式的。如下图：
3.2 可行性分析
滑动轴承实验台的研制，我校及其它院校也有一定的研究，在实验台设计以及软件设计方面也有一定的成就。
对液体动压滑动轴承实验台检测系统和数据处理软件研制涉及到机械原理、机械设计基础、 传感器等基础知识。本人对这方面的知识已有所掌握，在前人研究的基础上，在我校指导老师丰富的设计经验和成熟的研究思路的帮助下定能取得预期的研究成果，确保毕业设计的顺利完成。
3.3 预期研究成果
完成实验台相应传感器的按装设计、机械结构设计，保证设计能较好的满足设计要求。
参考文献
[1] 张直明，谢友柏.滑动轴承的流体动力润滑理论[M].北京:高等教育出版社，1986
[2] 西北工业大学机械原理及机械零件教研组.机械设计.人民教育出版社，1979,1
[3] 许尚贤.液体静压和动静压滑动轴承设计.东南大学出版社，1989
[4] Sun Meili, Zhang Zhiming. http://www.51lunwen.com/benkekaiti/ Experimental Study of the Film Distribution of Statically and Dynamically Loaded Cylinder Journal Bearing [ J ]. Journal of Shanghai University: Natural Science Edition, 1997, 3 (5) : 500 - 507
[5] 刘诗海.教学仪器的现状与发展.教学仪器与实验,2003 ,(5):25
[6] 杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计基础[M]. 北京:高等教育出版社，1986，253-265
[7] wang wen, ZhangZhiming.Calculation of journal dynamic locus aided by database of non一stationary oil film force of single bush segment [C].Asia-Pacific Vibration Conference'93, Japan, 1993,365-369
[8] 费业泰.论文代写误差理沦与数据处理.北京:机械工业出版社，2000，5
[9]濮良贵，纪名刚.机械设计（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2012：22.
[10]孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2006：77.