摩擦磨损是能量消耗与零部件失效主因,为了研究影响摩擦磨损的相关因素,提升机械运转部件的服役寿命和效率,对摩擦学研究与应用至关重要。欲善其事,必先利其器。为此,本文设计了一款电动伺服加载摩擦磨损试验机,分别开展了该机的机械结构设计、加载系统动态特性分析、控制电路设计和基于Lab VIEW可视化软件系统的开发。其主要的工作内容包括:(1)根据所设计的试验机指标和功能,在总结国外先进的摩擦磨损试验结构特点和控制原理基础上,结合模块化设计理念,采用了加载精度高、响应速度快、结构简单、动态特性优良的电动伺服加载形式。分别设计了主轴、加载机构、X轴滑台、夹具、机架等关键模块,进行了设计计算及选型;构建了电动伺服加载摩擦磨损试验机整机三维模型,并对大理石机架进行了应力应变分析和模态分析校验。(2)分别建立了驱动系统和机械系统的数学模型,设计了自适应鲁棒控制器,实现了伺服加载系统未知参数的在线估计,并借助自适应控制律对外部总体干扰进行补偿,搭建了电动伺服加载过程的控制系统模型,分析了电动伺服加载的动态特性。与常规的PD控制仿真结果相比,本文设计的鲁棒自适应控制系统响应速度更快、动态特性更好、抗干扰能力更强等优点;最后,通过使用虚拟样机技术,模拟电动伺服加载的整个过程,通过联合仿真结果分析,验证了加载系统设计的合理性。(3)根据电动伺服加载摩擦磨损试验机测控对象需求和指标,设计了电气控制硬件连接图和电气原理图,分析提出了测控流程,并开发了基于Lab VIEW的数据采集软件,并最终完成系统的调试。本文完成了电动伺服加载摩擦磨损试验机的机械结构设计,并对加载系统动态特性做了详细的仿真分析,绘制了电气原理图和测控系统软件流程图以及基于Lab VIEW软件的数据采集系统,为后续摩擦机的研制与生产提供了有益参考。