摘 要

轮毂与铁轨的摩擦自激振动，会影响火车行进时的稳定度，并且会产生磨损并发出噪声。为了研究这一现象的产生，我们要设计一个摩擦盘式自激振动试验台。这是一个创新式的研究自激振动的实验装置，利用摩擦盘转动与质量块之间的摩擦产生自激振动现象从而展开研究。建立一个新的实验台。

论文主要针对研究摩擦盘与质量块之间的摩擦产生自激振动现象而设计一个实验台。用该试验台来模拟轮毂与铁轨的摩擦自激振动，并对该模型进行分析，进而研究摩擦自激振动的产生机理，以及降低的方式。本实验台要求减少实验台中各部分的振动。以及确定各部分零件的配合。比如确定电机与联轴器的尺寸配合，以及轴承的选用。摩擦盘尺寸的确定等等。

本文的特点有：运用机械设计、机械原理和机械制造基础的知识进行试验台的机械结构设计，运用CAD软件绘制试验台的二维的工程图和运用SolidWorks软件进行三维建模，成功地设计出满足各项要求的试验台的机械结构。

本文介绍了试验台的主要参数和功能、工作原理和设计要求，对部分重点部件进行了校核。

关键词：试验台；结构设计；摩擦自激振动

Abstract

Wheel and rail friction self-excited vibration, will affect the stability of the train when the road, and will produce wear and noise. In order to study the occurrence of this phenomenon, we have to design a friction disc self-excited vibration test stand. This is an innovative experimental device for studying self-excited vibrations, which utilizes friction between friction discs and mass masses to produce self-excited vibrations. Build a new bench.

    The paper focuses on the study of friction between the friction plate and the mass block to produce a self-excited vibration phenomenon. Using this test bed to simulate the friction self - excited vibration of the hub and the rail, and analyze the model, and then study the mechanism of friction self - excited vibration, and reduce the way. The test bed is required to reduce the vibration of the various parts of the test bed. As well as to determine the parts of the parts with. Such as to determine the size of the motor and coupling with, and the choice of bearings. The size of the friction disc and so on.

    The characteristics of this paper are as follows: the mechanical structure design of the test bed is carried out by using the mechanical design, mechanical principle and mechanical manufacturing foundation. The 2D engineering drawing of the test bed and the three-dimensional modeling using the SolidWorks software are carried out by CAD software. The mechanical structure of the test bed that meets the requirements.

This paper introduces the main parameters and functions of the test bed, working principle and design requirements, and examines some key components

Key words ：Test bench; structural design; friction self - excited vibration

目录

第一章 绪论 1

1.1研究的背景和意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2本课题研究的意义 1

1.2自激振动的分析 1

1.2.1自激振动的介绍 1

1.2.2摩擦自激振动的影响 1

1.2.3消除摩擦自激振动的方式 2

1.3 国内外研究现状 3

1.4 课题来源 3

1.5主要研究内容和技术方案 4

1.5.1研究内容 4

1.5.2技术方案 4

第二章 实验台的方案选择 6

2.1实验台的结构设计方案 6

2.2实验预期实现内容 7

2.3本章小结 7

第三章 实验台的总体介绍 8

3.1实验台的结构组成 8

3.2实验台的设计原理 9

3.3本章小结 10

第四章 实验台的设计说明 11

4.1总体设计 11

4.2摩擦盘及轴的设计 11

4.2.1摩擦盘的设计 11

4.2.1轴的设计 12

4.3电机及减速器的选用 13

4.3.1电机的选用 13

4.4电机座的设计 15

4.4.1电机座板1（轴承位）的设计 15

4.4.2电机座板2（减速器位）的设计 16

4.4.3电机座板3（竖板）的设计 17

4.4.4电机座板4（连接位）的设计 18

4.4.1电机座板5（内板）的设计 19

4.5底板的设计 20

4.6其他零部件的选用 21

4.6.1型材的选用 21

4.6.2联轴器的选用 21

4.6.3轴承的选用 22

4.6.4弹簧的选用 23

4.6.5光杆的选用 23

4.6.5小物块的设计 24

4.7本章小结 25

第五章 部分零件的CAE分析 26

5.1摩擦盘的CAE分析 26

4.5本章小结 28

第六章 一些重要零件的设计及校核 29

6.1轴的设计计算及校核 29

6.1.1主轴的轴径确定 29

6.2本章小结 29

总结与展望 30

参考文献 31

致 谢 32

第一章 绪论

1.1研究的背景和意义

1.1.1研究背景

轨道交通（轻轨，城际铁路等）已成为很多大城市主要的公共交通工具。随着人们生活水平的提升，对居住环境的要求也随之升高，不仅要住着舒适，还要出行方便。因此，近年来轨道交通得到了迅速的发展，铁路工业的发展也越来越成熟，但是摩擦自激振动所带来的一系列影响一直困扰着铁路工业的发展，摩擦自激振动所带来的轮毂磨损问题，会带来较大的经济损失，振动所伴随的噪声问题也给附近居民带来了很大的困扰。

1.1.2本课题研究的意义

研究如何解决轨道交通的振动与噪声问题，不仅可以消除城际铁路交通的社会负面影响，促进轨道交通的发展，同时还可以让人们的生活在更加舒适的环境中，对提高人们的生活质量有重要意义。搞清了轨道交通在运行时的自激振动原理。可以有效的找到降低自激振动的方式，减少轮毂的磨损，降低经济损失，也可以从源头减少噪声，保护环境。

1.2自激振动的分析

1.2.1自激振动的介绍

自激振动，即为当外部的非振荡性能量转换为非线性系统内的振荡能量时，该系统所发生的振动，也是指振动系统通过本身的运动，不断地向振动系统馈送能量，它与外界激励无关，完全依赖自身的运动来激励。自激振动也称为负阻尼振动，因为这时候振动系统的阻尼是负数，由振动物体运动所产生的阻尼力非但不阻止振动，反而进一步激励振动，从而形成并维持振动。这是一种普遍存在的现象，广泛存在于工程机械中，而振动的能量来自于外部的能量，一旦能量供应失去以后，振动便会随之消失。摩擦自激振动，即为因摩擦而产生的自激振动。