摩擦磨损试验机作为材料摩擦研究的重要组成部分,它的工况形式、测量结构等因素对试验结果起着关键作用。目前国内高校与企业研制的环-块摩擦磨损试验机的运动与接触模式大多是恒定不变的,工作参数在试验中缺少变化。而诸如柱塞、轴承和轮辋之类运动器件工作时的摩擦形式一般都比较复杂,其所受载荷、接触方式、温度等参数往往会经历动态的变化过程,若使用这类传统试验机进行测试的话,其结果对于最终的工程应用可参考价值有限,往往还需要通过台架试验再次验证,因此我们需要一种摩擦试验机能够实现更加多变的试样运动与接触模式,并利用各模式的组合实现动态工况,一定程度上将模拟台架试验的优势结合到普通环-块摩擦试验机上,从而能对材料摩擦性能进行更加客观的评价和研究。本文以传统环-块摩擦磨损试验机为原型,设计出动态工况环-块摩擦试验机,并将其作为研究对象,整理出一套完整的设计思路与具体实施方案:1)确定动态工况环-块摩擦磨损试验机的技术指标与功能要求,初步确定试验机主要组成系统,提出试验机总体结构的设计方案与测量原理,并完成测控系统逻辑框架的敲定。2)进行试验机机械结构部分的详细设计,包括加载装置、试样环驱动装置、摩擦力测量机构、工装夹具与试样、试样润滑装置等子系统的具体方案和建模,同时,对关键的标准件如电机、加载弹簧、丝杆、滑轨等进行详细的选型计算。3)完成试验机主体机械机构设计后,根据其结构设计一套适配的测控系统,给出各物理量的测量原理与方法;针对设计指标,给出运动控制系统的软硬件组态方式,对各类控制器、传感器、放大器进行选型;绘出试验机的主电路以及伺服电机的外围控制电路图纸;提出加载过程中的电机控制逻辑以及PID算法的上位机程序,并给出PLC控制下的动态工况实现方案。4)针对测控系统的组态方案利用LabVIEW设计一套数据采集系统,给出采集卡的选型、设置与通讯方法,提出上位机数据采集系统的程序框架,完成PLC通讯、采集流程、数据存储程序的编写,并使其满足正常试验过程中的交互需求。5)针对动态工况中的加减速运动模式进行研究,提出了基于PLC的运动控制指令的S型加减速曲线算法与实现方案。引入BP神经网络与PID算法结合实现自适应调参,给出相关算法并利用试验机数学模型进行仿真,并通过对比展示其相对传统PID的优势。6)完成样机的搭建,在实际样机上使用三组完全相同试样进行组合动态工况试验,对试验机的可重复性进行了测试,证明了试验机在试验过程中的稳定性满足要求。7)对论文进行总结与展望,分析试验机目前的不足和缺陷,提出未来的整改方向和实施思路。