材料动静摩擦试验

实验三材料动静摩擦

系数实验大连理工大学基础力学实验中心2007.10一、实验目的1、掌握材料静摩擦系数和动摩擦系数的测试方法。2、测定铝、钢、塑料等材料之间在不同压力条件下的静、动滑动摩擦系数3、了解材料摩擦系数与材料表面光洁度的关系4、了解水、油等对材料摩擦系数的影响。二、实验原理1、阻止两接触物体间发生相对滑动（或有相对滑动趋势）的现象叫滑动摩擦。在接触面间产生的彼此阻碍滑动的阻力叫滑动摩擦力，简称摩擦力。2、摩擦力的大小可按照三种状态进行计算：静滑动摩擦状态、临界摩擦状态和动滑动摩擦状态。如图1所示。动摩擦状态临界摩擦状态静滑动摩擦状态推力摩擦力摩擦力推力法向压力图1滑动摩擦状态示意图3、在静摩擦状态中，摩擦力的大小靠平衡方程求得。在临界摩擦状态和动滑动状态，摩擦力和法向约束力满足库仑定律。表达式为：F＝μN其中F——滑动摩擦力N——法向约束压力μ——摩擦系数由临界摩擦状态得到最大静摩擦系数，由动滑动状态得到动摩擦系数。4、在本实验中，首先在系统的水平方向施加一定的外部正压力N，并记录。然后在系统的垂直方向施加压应力F，在施加载荷的过程中，随时观察力传感器的读数，同时要观察中间压板的位移，在达到最大净滑动摩擦力之前，压板的位移很小且与施加的载荷F呈正比关系。当系统达到最大静滑动摩擦力时，压板位移突然增加，同时压力载荷也会有所降低，此时记录下该压力载荷，即为系统的最大静滑动摩擦力。随后系统的压力载荷基本维持不变，记录下此值，该值即为系统的动摩擦力。将最大静摩擦力和动摩擦力分别代入公式中，由公式即可计算得到在正压力N下的最大静摩擦系数和动摩擦系数。给定不同的正压力N，即可得到不同正应力下的最大静摩擦系数和动摩擦系数。三、实验设备与量具1、DUTTM-1型动静摩擦系数测定仪2、压力传感器3、数字式载荷仪4、游标卡尺四、试样1、钢-钢摩擦副2、钢-塑料摩擦副3、钢-铝摩擦副4、油、水五、实验步骤1、将钢-钢摩擦副安装到DUTTM-1型动静摩擦系数测定仪上，要求一对小板要完全下入测定仪的卡槽内，滑动板的上下边界均要超出一对小板。2、旋动测定仪的左侧手柄，使小板与滑动板完全接触压紧。3、在传感器指示仪上读出压紧力N。4、旋动测定仪的上侧手柄，对滑移板施加载荷，施加载荷时一定要缓慢平稳，同时观察传感器2上的示值读数，当滑动板突然移动的瞬间，此时的载荷值达到最大，此即为最大滑动静摩擦力F。

5、继续加载，使滑动板接近匀速滑动，此时记录下传感器2上的读数，即为在滑动过程中的动摩擦力。6、按照公式分别计算最大滑动静摩擦系数和动摩擦系数。7、压紧力分别为2、4、6、8、10kN下分别测定最大滑动静摩擦系数和动摩擦系数。8、在摩擦副的表面分别滴加水、油等介质，随后重复1~8步骤。9、采用不同的摩擦副重复1-9步骤，测定不同摩擦副的动静摩擦系数。六、数据处理1、将测得的数据分别填入记录表中。2、采用公式（1）分别进行动静摩擦系数的计算。3、绘制在不同摩擦副在不同正压力下的动摩擦系数曲线以及静摩擦系数的曲线，并进行比较分析。七、讨论题1、动静摩擦系数与摩擦副表面粗糙度的关系如何？2、摩擦副表面有油、水等介质对摩擦系数的影响如何?3、如摩擦副表面生锈，则动静摩擦系数如何改变？实验三、惠氏急回系统机构运动分析大连理工大学基础力学实验中心2007.10一、实验目的1、加深对机构运动机理的理解2、掌握机构运动参数测量原理及方法。3、掌握数据处理及误差分析的方法。二、实验原理惠氏快速急回系统机构常常用于产生非规则运动过程，即以一定的慢速向前运动，而在返回时则速度很快。该种机构可用于机械工具、包装机械及传送设备等，最典型的运用则为蒸汽机车。如图1即为惠氏急回系统KI140的外形结构。输入的角度（1）是由于曲柄（2）的转动造成的。由此产生的运动位移可由标尺（3）上读出。图1惠氏急回运动系统图2惠氏急回运动系统原理示意图该运动系统可分解成为两个子系统：子系统1：连续滑动曲柄系统，即图中的ABC，用来产生一不规则的旋转运动过程。子系统2：交叉曲柄机构，即图中的CDE，用来产生一直线运动。其中，AB部分输入由曲柄半径r1，角度1组成，BC部分为滑动部分。CD部分由输出曲柄半径r2和中间角度2组成。而DE则由运动位移为S的连接杆L组成。该运动系统的传递函数为：子系统1：有：（1）

（2） （3）子系统2：（4）

（5）

该传递函数可由下图示意：

三、实验设备与量具惠氏急回运动系统四、试验步骤1、用手转动把手，使机构产生运动2、在转盘上读出转动角度