材料動靜摩擦試驗

實驗三材料動靜摩擦

系數(shù)實驗大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心2007.10一、實驗?zāi)康?、掌握材料靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)的測試方法。2、測定鋁、鋼、塑料等材料之間在不同壓力條件下的靜、動滑動摩擦系數(shù)3、了解材料摩擦系數(shù)與材料表面光潔度的關(guān)系4、了解水、油等對材料摩擦系數(shù)的影響。二、實驗原理1、阻止兩接觸物體間發(fā)生相對滑動（或有相對滑動趨勢）的現(xiàn)象叫滑動摩擦。在接觸面間產(chǎn)生的彼此阻礙滑動的阻力叫滑動摩擦力，簡稱摩擦力。2、摩擦力的大小可按照三種狀態(tài)進行計算：靜滑動摩擦狀態(tài)、臨界摩擦狀態(tài)和動滑動摩擦狀態(tài)。如圖1所示。動摩擦狀態(tài)臨界摩擦狀態(tài)靜滑動摩擦狀態(tài)推力摩擦力摩擦力推力法向壓力圖1滑動摩擦狀態(tài)示意圖3、在靜摩擦狀態(tài)中，摩擦力的大小靠平衡方程求得。在臨界摩擦狀態(tài)和動滑動狀態(tài)，摩擦力和法向約束力滿足庫侖定律。表達式為：F＝μN其中F——滑動摩擦力N——法向約束壓力μ——摩擦系數(shù)由臨界摩擦狀態(tài)得到最大靜摩擦系數(shù)，由動滑動狀態(tài)得到動摩擦系數(shù)。4、在本實驗中，首先在系統(tǒng)的水平方向施加一定的外部正壓力N，并記錄。然后在系統(tǒng)的垂直方向施加壓應(yīng)力F，在施加載荷的過程中，隨時觀察力傳感器的讀數(shù)，同時要觀察中間壓板的位移，在達到最大凈滑動摩擦力之前，壓板的位移很小且與施加的載荷F呈正比關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)達到最大靜滑動摩擦力時，壓板位移突然增加，同時壓力載荷也會有所降低，此時記錄下該壓力載荷，即為系統(tǒng)的最大靜滑動摩擦力。隨后系統(tǒng)的壓力載荷基本維持不變，記錄下此值，該值即為系統(tǒng)的動摩擦力。將最大靜摩擦力和動摩擦力分別代入公式中，由公式即可計算得到在正壓力N下的最大靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)。給定不同的正壓力N，即可得到不同正應(yīng)力下的最大靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)。三、實驗設(shè)備與量具1、DUTTM-1型動靜摩擦系數(shù)測定儀2、壓力傳感器3、數(shù)字式載荷儀4、游標(biāo)卡尺四、試樣1、鋼-鋼摩擦副2、鋼-塑料摩擦副3、鋼-鋁摩擦副4、油、水五、實驗步驟1、將鋼-鋼摩擦副安裝到DUTTM-1型動靜摩擦系數(shù)測定儀上，要求一對小板要完全下入測定儀的卡槽內(nèi)，滑動板的上下邊界均要超出一對小板。2、旋動測定儀的左側(cè)手柄，使小板與滑動板完全接觸壓緊。3、在傳感器指示儀上讀出壓緊力N。4、旋動測定儀的上側(cè)手柄，對滑移板施加載荷，施加載荷時一定要緩慢平穩(wěn)，同時觀察傳感器2上的示值讀數(shù)，當(dāng)滑動板突然移動的瞬間，此時的載荷值達到最大，此即為最大滑動靜摩擦力F。

5、繼續(xù)加載，使滑動板接近勻速滑動，此時記錄下傳感器2上的讀數(shù)，即為在滑動過程中的動摩擦力。6、按照公式分別計算最大滑動靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)。7、壓緊力分別為2、4、6、8、10kN下分別測定最大滑動靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)。8、在摩擦副的表面分別滴加水、油等介質(zhì)，隨后重復(fù)1~8步驟。9、采用不同的摩擦副重復(fù)1-9步驟，測定不同摩擦副的動靜摩擦系數(shù)。六、數(shù)據(jù)處理1、將測得的數(shù)據(jù)分別填入記錄表中。2、采用公式（1）分別進行動靜摩擦系數(shù)的計算。3、繪制在不同摩擦副在不同正壓力下的動摩擦系數(shù)曲線以及靜摩擦系數(shù)的曲線，并進行比較分析。七、討論題1、動靜摩擦系數(shù)與摩擦副表面粗糙度的關(guān)系如何？2、摩擦副表面有油、水等介質(zhì)對摩擦系數(shù)的影響如何?3、如摩擦副表面生銹，則動靜摩擦系數(shù)如何改變？實驗三、惠氏急回系統(tǒng)機構(gòu)運動分析大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心2007.10一、實驗?zāi)康?、加深對機構(gòu)運動機理的理解2、掌握機構(gòu)運動參數(shù)測量原理及方法。3、掌握數(shù)據(jù)處理及誤差分析的方法。二、實驗原理惠氏快速急回系統(tǒng)機構(gòu)常常用于產(chǎn)生非規(guī)則運動過程，即以一定的慢速向前運動，而在返回時則速度很快。該種機構(gòu)可用于機械工具、包裝機械及傳送設(shè)備等，最典型的運用則為蒸汽機車。如圖1即為惠氏急回系統(tǒng)KI140的外形結(jié)構(gòu)。輸入的角度（1）是由于曲柄（2）的轉(zhuǎn)動造成的。由此產(chǎn)生的運動位移可由標(biāo)尺（3）上讀出。圖1惠氏急回運動系統(tǒng)圖2惠氏急回運動系統(tǒng)原理示意圖該運動系統(tǒng)可分解成為兩個子系統(tǒng)：子系統(tǒng)1：連續(xù)滑動曲柄系統(tǒng)，即圖中的ABC，用來產(chǎn)生一不規(guī)則的旋轉(zhuǎn)運動過程。子系統(tǒng)2：交叉曲柄機構(gòu)，即圖中的CDE，用來產(chǎn)生一直線運動。其中，AB部分輸入由曲柄半徑r1，角度1組成，BC部分為滑動部分。CD部分由輸出曲柄半徑r2和中間角度2組成。而DE則由運動位移為S的連接桿L組成。該運動系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：子系統(tǒng)1：有：（1）

（2） （3）子系統(tǒng)2：（4）

（5）

該傳遞函數(shù)可由下圖示意：

三、實驗設(shè)備與量具惠氏急回運動系統(tǒng)四、試驗步驟1、用手轉(zhuǎn)動把手，使機構(gòu)產(chǎn)生運動2、在轉(zhuǎn)盤上讀出轉(zhuǎn)動角度