一种滑动摩擦力综合实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种滑动摩擦力综合实验装置及实验方法，其中实验装置包括：实验装置主机，实验装置主机包括主机底板、弹簧测力计架、伺服电机支架、伺服电机和绕线轮，主机底板两侧设置有滑槽，弹簧测力计架嵌装在滑槽内，弹簧测力计架上安装有多个弹簧测力计，每个弹簧测力计的挂钩均连接有滑块；伺服电机支架设置在主机底板的首端，伺服电机固定在伺服电机支架上，伺服电机的输出端连接有绕线轮，绕线轮通过拉绳与弹簧测力计架相连。本发明专利技术可以较全面地诠释滑动摩擦力的实验过程，解释滑动摩擦力与接触面面积、滑块速度、压力以及接触面粗糙度的关系。

A comprehensive experimental device and method of sliding friction

【技术实现步骤摘要】
一种滑动摩擦力综合实验装置及实验方法
本专利技术属于实验教学仪器
，更具体的说是涉及一种滑动摩擦力综合实验装置及实验方法。
技术介绍
力学是大学物理教学的主要内容之一，主要涉及力的大小、方向和作用点这三要素的分析和计算，而摩擦力是研究大学物理力学的基础。对于大学物理摩擦力学的教学，现有的一些实验装置，虽然在大学物理教学和教学仪器的发展中，起到了很大的促进作用。但是，这些实验装置功能不够全面，演示效果欠缺，很难在课堂上令学生对滑动摩擦力进行全面的了解。因此，如何提供一种滑动摩擦力综合实验装置，较全面地实现大学物理力学中关于滑动摩擦力的演示、研究和诠释，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种滑动摩擦力综合实验装置，可以较全面地诠释滑动摩擦力的实验过程，解释滑动摩擦力与接触面面积、滑块速度、压力以及接触面粗糙度的关系。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种滑动摩擦力综合实验装置，包括：实验装置主机，所述实验装置主机包括主机底板、弹簧测力计架、伺服电机支架、伺服电机和绕线轮，所述主机底板两侧设置有滑槽，所述弹簧测力计架嵌装在所述滑槽内，且所述弹簧测力计架上安装有多个弹簧测力计，每个所述弹簧测力计的挂钩均连接有滑块；所述伺服电机支架设置在所述主机底板的首端，所述伺服电机固定在所述伺服电机支架上，且所述伺服电机的输出端连接有所述绕线轮，所述绕线轮通过拉绳与所述弹簧测力计架相连。优选的，所述滑块的端面固定安装有钩或环，所述弹簧测力计通过钩或环与所述滑块相连。通过钩或环可方便弹簧测力计与滑块的连接。优选的，所述主机底板上设置有与多个所述滑块相适配的多个底板槽，所述滑块置于所述底板槽内，既避免了多个滑块滑动过程中产生相互干扰，又有利于提高滑块滑动的稳定性。优选的，还包括附件，所述附件包括砝码或固定质量块，所述滑块顶端设置有凹槽，所述砝码或固定质量块置于所述凹槽内。将不同质量的砝码或固定质量块置于凹槽内，便于解释说明滑动摩擦力与压力的关系。优选的，所述附件还包括底板贴面，所述底板贴面粘贴于所述底板槽的底面。将不同粗糙度的底板贴面分别贴于多个底板槽内，能够比较分析滑动摩擦系数与接触面粗糙度的关系。优选的，所述附件还包括滑块贴面，所述滑块贴面粘贴于所述滑块底面。将不同粗糙度的滑块贴面贴于滑块底面，能够比较分析滑动摩擦系数与接触面粗糙度的关系。优选的，所述附件还包括表面粗糙度仪，通过表面粗糙度仪能够测量滑块表面的粗糙度值和底板槽顶面的粗糙度值。优选的，所述实验主机还包括计算机，所述伺服电机与所述计算机电性连接，通过计算机可实现伺服电机的自动控制。优选的，所述底板槽的首端安装有限位开关，所述限位开关与所述计算机电性连接。当滑块滑动至限位开关位置处，限位开关将信号输送至计算机，计算机控制伺服电机停止运行，避免了滑块滑出底板槽外。一种滑动摩擦力综合实验装置的实验方法，包括滑动摩擦力与压力的关系、滑动摩擦力与滑块移动速度的关系、滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系、滑动摩擦力与接触面面积关系的实验方法。优选的，所述滑动摩擦力与压力的关系的方法，包括以下步骤：步骤1.1：将多个相同底板贴面安放于滑动摩擦力综合实验装置的底板槽中；步骤1.2：放置水平尺在滑动摩擦力综合实验装置的支撑板上，调节底部桌角，使综合实验装置水平；步骤1.3：检查弹簧测力计的指针是否指到零位置，如果没有则对弹簧测力计进行调零，后再固定在弹簧测力计架上；步骤1.4：将多个质量相同且下表面同尺寸同粗糙度的滑块分别放置在对应的底板槽中，滑块与弹簧测力计架通过弹簧测力计相连，弹簧测力计架通过拉绳与绕线轮相连，绕线轮与伺服电机轴同轴连接，并使拉绳自然伸直；步骤1.5：将不同质量的砝码或者固定质量块固定放置在滑块上的凹槽中；步骤1.6：打开计算机和伺服电机控制软件，并设定伺服电机的转速；步骤1.7：启动伺服电机，直到其达到预设的转速，且弹簧测力计示数稳定后，记录四组弹簧测力计读数，停止伺服电机；步骤1.8：记录滑块和砝码或者固定质量块的总质量，计算总压力，根据总压力和拉力的关系，计算滑动摩擦系数，从而确定滑动摩擦力与压力的关系。优选的，动滑动摩擦力与滑块移动速度的关系实验方法，包括以下步骤：步骤2.1：将底板贴面安放于滑动摩擦力综合实验装置的底板槽中；步骤2.2：放置水平尺在滑动摩擦力综合实验装置的支撑板上，调节底部桌角，使综合实验装置水平；步骤2.3：检查弹簧测力计的指针是否指到零位置，如果没有则对弹簧测力计进行调零，后再固定在弹簧测力计架上；步骤2.4：将滑块分别放置在对应的底板槽中，滑块与弹簧测力计架通过弹簧测力计相连，弹簧测力计架通过拉绳与绕线轮相连，绕线轮与伺服电机轴同轴连接，并使拉绳自然伸直；步骤2.5：打开计算机和伺服电机控制软件，并设定伺服电机的转速；步骤2.6：启动伺服电机，直到其达到预设的转速，且弹簧测力计示数稳定后，记录四组弹簧测力计读数，停止伺服电机；步骤2.7：设置不同的伺服电机转速，测试不同滑块在不同速度条件下，滑动摩擦力的大小，以此研究滑动摩擦与速度间的关系。优选的，滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系实验方法，包括以下步骤：步骤3.1：将多个不同表面粗糙度滑块贴面分别贴于多个相同滑块的对应底面，以使具有相同的接触面；步骤3.2：利用表面粗糙度仪，测试多种滑块表面的粗糙度值；步骤3.3：将多个相同底板贴面安放于滑动摩擦力综合实验装置的底板槽中；步骤3.4：放置水平尺在滑动摩擦力综合实验装置的支撑板上，调节底部桌角，使综合实验装置水平；步骤3.5：检查弹簧测力计的指针是否指到零位置，如果没有则对弹簧测力计进行调零，后再固定在弹簧测力计架上；步骤3.6：将多个质量相同、下表面同尺寸相同、具有不同粗糙度滑块贴面的滑块分别放置在对应的底板槽中，滑块与弹簧测力计架通过弹簧测力计相连，弹簧测力计架通过拉绳与绕线轮相连，绕线轮与伺服电机轴同轴连接，并使拉绳自然伸直；步骤3.7：打开计算机和伺服电机控制软件，并设定伺服电机的转速；步骤3.8：启动伺服电机，直到其达到预设的转速，且弹簧测力计示数稳定后，记录四组弹簧测力计读数，停止伺服电机；步骤3.9：记录滑块的质量、弹簧测力计读数和滑块贴面的粗糙度，计算滑块贴面的滑动摩擦系数，比较分析滑动摩擦系数与接触面粗糙度的关系。优选的，动滑动摩擦力与接触面面积关系的实验方法，包括以下步骤：步骤4.1：将多个相同底板贴面安放于滑动摩擦力综合实验装置的底板槽中；步骤4.2：放置水平尺在滑动摩擦力综合实验装置的支撑板上，调节底部桌角，使综合实验装置水平；步骤4.3：检查弹簧测力计的指针是否指到零位置，如果没有则对弹簧测力计进行调零，后再固定在弹簧测力计架上；步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滑动摩擦力综合实验装置，其特征在于，包括：实验装置主机，/n所述实验装置主机包括主机底板、弹簧测力计架、伺服电机支架、伺服电机和绕线轮，所述主机底板两侧设置有滑槽，所述弹簧测力计架嵌装在所述滑槽内，且所述弹簧测力计架上安装有多个弹簧测力计，每个所述弹簧测力计的挂钩均连接有滑块；所述伺服电机支架设置在所述主机底板的首端，所述伺服电机固定在所述伺服电机支架上，且所述伺服电机的输出端连接有所述绕线轮，所述绕线轮通过拉绳与所述弹簧测力计架相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种滑动摩擦力综合实验装置，其特征在于，包括：实验装置主机，
所述实验装置主机包括主机底板、弹簧测力计架、伺服电机支架、伺服电机和绕线轮，所述主机底板两侧设置有滑槽，所述弹簧测力计架嵌装在所述滑槽内，且所述弹簧测力计架上安装有多个弹簧测力计，每个所述弹簧测力计的挂钩均连接有滑块；所述伺服电机支架设置在所述主机底板的首端，所述伺服电机固定在所述伺服电机支架上，且所述伺服电机的输出端连接有所述绕线轮，所述绕线轮通过拉绳与所述弹簧测力计架相连。


2.根据权利要求1所述的一种滑动摩擦力综合实验装置，其特征在于，还包括附件，所述附件包括砝码或固定质量块，所述滑块顶端设置有凹槽，所述砝码或固定质量块置于所述凹槽内。


3.根据权利要求2所述的一种滑动摩擦力综合实验装置，其特征在于，所述附件还包括底板贴面，所述底板贴面粘贴于所述底板槽的底面。


4.根据权利要求3所述的一种滑动摩擦力综合实验装置，其特征在于，所述附件还包括滑块贴面，所述滑块贴面粘贴于所述滑块底面。


5.根据权利要求1所述的一种滑动摩擦力综合实验装置，其特征在于，所述实验主机还包括计算机，所述伺服电机与所述计算机电性连接。


6.根据权利要求1-5任一项所述的一种滑动摩擦力综合实验装置的实验方法，其特征在于，包括滑动摩擦力与压力的关系、滑动摩擦力与滑块移动速度的关系、滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系、滑动摩擦力与接触面面积关系的实验方法。


7.根据权利要求6所述的一种滑动摩擦力综合实验装置的实验方法，其特征在于，所述滑动摩擦力与压力的关系的方法，包括以下步骤：
步骤1.1：将多个相同底板贴面安放于滑动摩擦力综合实验装置的底板槽中；
步骤1.2：放置水平尺在滑动摩擦力综合实验装置的支撑板上，调节底部桌角，使综合实验装置水平；
步骤1.3：检查弹簧测力计的指针是否指到零位置，如果没有则对弹簧测力计进行调零，后再固定在弹簧测力计架上；
步骤1.4：将多个质量相同且下表面同尺寸同粗糙度的滑块分别放置在对应的底板槽中，滑块与弹簧测力计架通过弹簧测力计相连，弹簧测力计架通过拉绳与绕线轮相连，绕线轮与伺服电机轴同轴连接，并使拉绳自然伸直；
步骤1.5：将不同质量的砝码或者固定质量块固定放置在滑块上的凹槽中；
步骤1.6：打开计算机和伺服电机控制软件，并设定伺服电机的转速；
步骤1.7：启动伺服电机，直到其达到预设的转速，且弹簧测力计示数稳定后，记录四组弹簧测力计读数，停止伺服电机；
步骤1.8：记录滑块和砝码或者固定质量块的总质量，计算总压力，根据总压力和拉力的关系，计算滑动摩擦系数，从而确定滑动摩擦力与压力的关系。


8.根据权利要求6所述的一种滑动摩擦力综合实验装置的实验方法，其特征在于，动滑动摩擦力与滑块移动速度的关系实验方法，包括以下步骤：
步骤2.1：将底板贴面安放于滑动摩擦力综合实验装置的底板槽中；
步骤2.2：放置水平尺在滑动摩擦力综合实验装置的支撑板上，调节底部桌角，使综合实验装置水平；
步骤2....

【专利技术属性】
技术研发人员：李东睿，李昌立，毕娟，曾家铭，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22