一種消除速度影響的動(dòng)靜摩擦實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械及材料摩擦學(xué)研宄領(lǐng)域，特別涉及一種消除速度影響的動(dòng)靜摩擦實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]材料工程領(lǐng)域中，往往需要對(duì)材料的諸多性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)量與研宄，而在這些參數(shù)中，材料的動(dòng)靜摩擦系數(shù)總是關(guān)注的重點(diǎn)之一。材料間摩擦的參數(shù)測(cè)量是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，影響測(cè)量結(jié)果的因素也比較多。為了能對(duì)各種條件下材料間的動(dòng)靜摩擦參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，就需要一種能夠提供準(zhǔn)確而又快速的測(cè)量裝置。
[0003]針對(duì)上述測(cè)量需求，近年來(lái)出現(xiàn)了不少關(guān)于材料動(dòng)靜摩擦力測(cè)量的裝置，比較典型的測(cè)力方式有兩種:一種方式是力傳感器與移動(dòng)件直接剛性接觸，測(cè)量移動(dòng)件在勻速移動(dòng)過(guò)程中所需的拉力或推力大小，并將所測(cè)得的力視為摩擦力，這種技術(shù)方案中因連接件的彈性變形、質(zhì)量與摩擦等因素使得啟動(dòng)加速度難以控制且加速度大小不一致，從而使靜摩擦力的測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。另一種方式是是在力傳感器與移動(dòng)件中增加彈性元件進(jìn)行漸變加載，這種技術(shù)方案較好的解決了靜摩擦力測(cè)量的問(wèn)題，但移動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)因彈性元件的存在而發(fā)生爬行現(xiàn)象，即循環(huán)的進(jìn)行加速、減速運(yùn)動(dòng)，使得動(dòng)摩擦力的測(cè)量不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種消除速度影響的動(dòng)靜摩擦實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置可以解決現(xiàn)有技術(shù)中因移動(dòng)速度的波動(dòng)性帶來(lái)的測(cè)量誤差。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:提供一種消除速度影響的動(dòng)靜摩擦實(shí)驗(yàn)裝置，包括用于摩擦測(cè)試的摩擦測(cè)試單元、為摩擦測(cè)試中的相對(duì)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)單元、集成了實(shí)驗(yàn)過(guò)程控制與結(jié)果顯示的終端的人機(jī)交互端和基座板；所述摩擦測(cè)試單元、驅(qū)動(dòng)單元和人機(jī)交互端分別安裝在基座板上；
[0006]所述摩擦測(cè)試單元包括安放在基座板上表面的活動(dòng)板、重疊固定安裝在活動(dòng)板上表面的摩擦片以及摩擦襯片、滑塊、拉簧、傳力塊和力傳感器；所述摩擦襯片安裝在滑塊的底面，滑塊底面通過(guò)摩擦襯片放置在摩擦片的上表面；所述滑塊的一側(cè)面與拉簧的一端連接，拉簧的另一端與驅(qū)動(dòng)單元的動(dòng)力輸出端連接；所述力傳感器安裝在基座板的底面；傳力塊安裝在活動(dòng)板的底面，所述傳力塊穿過(guò)基座板與力傳感器抵接在一起。
[0007]進(jìn)一步的，所述基座板上表面活動(dòng)板的底面之間還均勻設(shè)有若干個(gè)鋼珠支撐。
[0008]進(jìn)一步的，所述傳力塊與力傳感器相互抵接之間設(shè)有磁力吸附裝置。
[0009]進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)單元包括絲桿電機(jī)、直線導(dǎo)軌組件、絲桿螺母、絲桿和撥桿；所述絲桿電機(jī)固定在基座板中線以上部分；絲桿電機(jī)與絲桿連接，并且?guī)?dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)；絲桿螺母套接在絲桿上；撥桿套接在絲桿上與絲桿螺母固定；所述直線導(dǎo)軌組件安裝在基座板上，且位于絲桿的正下方與絲桿平行。
[0010]進(jìn)一步的，所述人機(jī)交互端包括單板電腦和支架；單板電腦通過(guò)支架安裝在基座板上。
[0011]進(jìn)一步的，所述支架通過(guò)阻尼合頁(yè)固定在基座板上。
[0012]進(jìn)一步的，所述基座板包括用于安裝各個(gè)模塊的臺(tái)面板、墊塊、鋼珠、襯片盒、吊環(huán)、水準(zhǔn)泡和力傳感器座；所述臺(tái)面板上開(kāi)有用于安裝鋼珠的槽，槽內(nèi)放置有墊塊；襯片盒設(shè)置在臺(tái)面板上面，靠近絲桿電機(jī)的位置；吊環(huán)設(shè)置在襯片盒的一旁；水準(zhǔn)泡設(shè)置在臺(tái)面板上面；臺(tái)面板的四底角還設(shè)有調(diào)整螺柱座；力傳感器座設(shè)置在臺(tái)面板的底部，用于安裝力傳感器。
[0013]進(jìn)一步的，所述滑塊的底部設(shè)有用于安裝摩擦襯片的凹槽；所述凹槽內(nèi)設(shè)有限位銷釘。
[0014]進(jìn)一步的，所述摩擦片包括相互重疊在一起的第一摩擦片和第二摩擦片，第二摩擦片與活動(dòng)板的上表面貼合。
[0015]進(jìn)一步的，所述活動(dòng)板的底面靠近右邊的一端設(shè)有限位螺栓。
[0016]本發(fā)明的有益效果:1、本發(fā)明中將被動(dòng)摩擦件設(shè)計(jì)成浮動(dòng)式，并使力傳感器始終與被動(dòng)摩擦件保持剛性接觸，再直接測(cè)量被動(dòng)摩擦件受力的大小，來(lái)得到動(dòng)、靜摩擦力的大小，因被動(dòng)摩擦件的加速度始終為零，從而避免了移動(dòng)件移動(dòng)速度的波動(dòng)性引入的誤差；2、為了消除傳力塊與力傳感器之間間隙對(duì)摩擦力測(cè)量的影響，傳力塊與力傳感器之間采用磁力吸附方式進(jìn)行連接，確保活動(dòng)板的位移為零、慣性力為零，力傳感器所測(cè)結(jié)果僅為摩擦力，消除滑塊速度波動(dòng)的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的總體裝配圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的剖視圖；
[0019]圖3為本發(fā)明中驅(qū)動(dòng)單元與人機(jī)交互端的結(jié)構(gòu)視圖；
[0020]圖4為本發(fā)明中基座板結(jié)構(gòu)視圖；
[0021]圖5為本發(fā)明的底部結(jié)構(gòu)視圖；
[0022]圖6為本發(fā)明摩擦測(cè)試部分受力示意圖；
[0023]圖7為本發(fā)明移動(dòng)滑塊的受力示意圖；
[0024]圖8為本發(fā)明浮動(dòng)摩擦件的受力示意圖。
[0025]其中，1-摩擦測(cè)試單元，2-驅(qū)動(dòng)單元，3-人機(jī)交互端，4-基座板；11-傳力塊，12-強(qiáng)磁鐵，13-摩擦襯片，14-滑塊，15-拉環(huán)，16-拉簧，17-第一摩擦片，18-第二摩擦片，19-活動(dòng)板，110-限位螺栓，111-力傳感器；21_絲桿電機(jī)，22-安裝座，23-撥桿，24-絲桿螺母，25-直線導(dǎo)軌組件，251-直線導(dǎo)軌，26-外殼，27-絲桿，31-支架，32-阻尼合頁(yè)，33-單板電腦，41-臺(tái)面板，42-墊塊，43-鋼珠，44-襯片盒，45-吊環(huán)，46-電源孔座，47-電源開(kāi)關(guān)，48-水準(zhǔn)泡，49-力傳感器座，410-調(diào)整螺柱座。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
[0027]如圖1和2所示，一種消除速度影響的動(dòng)靜摩擦實(shí)驗(yàn)裝置，包括用于摩擦測(cè)試的摩擦測(cè)試單元1、為摩擦測(cè)試中的相對(duì)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)單元2、集成了實(shí)驗(yàn)過(guò)程控制與結(jié)果顯示的終端的人機(jī)交互端3以及基座板4 ;所述摩擦測(cè)試單元1、驅(qū)動(dòng)單元2和人機(jī)交互端3分別安裝在基座板4上。人機(jī)交互端3用于實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)單元2的控制和對(duì)摩擦測(cè)試單元I所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。
[0028]摩擦測(cè)試單元I包括安放在基座板4上表面活動(dòng)板19、重疊固定安裝在活動(dòng)板19上表面的摩擦片以及摩擦襯片13、滑塊14、拉簧16、傳力塊11和力傳感器111 ;所述摩擦襯片13安裝在滑塊14的底面，滑塊14底面通過(guò)摩擦襯片13放置在摩擦片的上表面，摩擦片包括相互重疊在一起的第一摩擦片17和第二摩擦片18，第二摩擦片18與活動(dòng)板19的上表面貼合，第一摩擦片17和第二摩擦片18通過(guò)螺栓兩端固定在活動(dòng)板19的上表面。
[0029]滑塊14的側(cè)面設(shè)有拉環(huán)15與拉簧16的一端連接，拉簧16的另一端與驅(qū)動(dòng)單元2連接；所述力傳感器111安裝在基座板4的底面。傳力塊11安裝在活動(dòng)板19的底面，所述傳力塊11穿過(guò)基座板4與力傳感器111通過(guò)磁力吸附裝置抵接在一起，有利于消除傳力塊與力傳感器之間的間隙，使兩者始終保持剛性接觸，以保證測(cè)量過(guò)程的穩(wěn)定性，一般優(yōu)選的磁力吸附裝置為強(qiáng)磁鐵12。
[0030]為了減小在測(cè)試中活動(dòng)板19與基座板4上表的摩擦，所以基座板4上表面與活動(dòng)板19的底面之間還均勻設(shè)有若干個(gè)鋼珠43支撐。活動(dòng)板19的底面靠近右邊的一端設(shè)有限位螺栓110有效限制活動(dòng)板19的水平運(yùn)動(dòng)行程。
[0031]如圖3和4所示，驅(qū)動(dòng)單元2是為摩擦測(cè)試部分的相對(duì)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力源的部分，主要由絲桿電機(jī)21、安裝座22、直線導(dǎo)軌組件25、絲桿螺母24、絲桿27以及撥桿23組成。所述絲桿電機(jī)21固定在基座板4中線以上部分；絲桿電機(jī)21與絲桿27連接，并且?guī)?dòng)絲桿27旋轉(zhuǎn)；絲桿螺母24套接在絲桿27上；撥桿23套接在絲桿27上與絲桿螺母24固定；所述直線導(dǎo)軌組件25安裝在基座板4上，且位于絲桿27的正下方與絲桿27平行。
[0032]絲桿電機(jī)21由安裝座22雙端固定在基座板4上，絲桿電機(jī)21帶動(dòng)絲桿27旋轉(zhuǎn)，絲桿27旋轉(zhuǎn)與絲桿螺母24配合實(shí)現(xiàn)直線移動(dòng)；絲桿螺母24安帶動(dòng)撥桿23實(shí)現(xiàn)直線移動(dòng)；為了避免撥桿23沿絲桿27的軸線旋轉(zhuǎn)，在絲桿27的正下方還是設(shè)置了直線導(dǎo)軌組件25，用于限制撥桿23沿絲桿27的軸線旋轉(zhuǎn)。
[0033]直線導(dǎo)軌25組件包含直線導(dǎo)軌251與直線滑塊，絲桿27與直線導(dǎo)軌251平行。撥桿23和直線滑塊設(shè)置為一體，直線滑塊與直線導(dǎo)軌251配合，限制撥桿23隨著絲桿27旋轉(zhuǎn)。當(dāng)絲桿27旋轉(zhuǎn)時(shí)，撥桿23沿著絲桿27的水平方向?qū)崿F(xiàn)直線移動(dòng)。
[0034]為了防止絲桿