[发明专利]基于光测法的移动副粘滑摩擦特性动态测试系统

说明书

本发明公开了一种基于光测法的移动副粘滑摩擦特性动态测试系统，包括：移动副试样，移动副试样包括：上固定试样；下固定试样；L形挡板；滑块试样；法向加载装置，法向加载装置包括：步进电机；滑块；剪叉式结构；切向驱动装置，切向驱动装置包括：电动缸；电动缸支架；连接部件；接触力测试装置，接触力测试装置包括：第一力传感器；第二力传感器；数据采集仪；驱动执行端；上压块；下压块；接触状态测试装置，接触状态测试装置包括：一字线激光器；激光器支架；投影屏幕；相机；相机支架。本发明解决了传统测试系统功能单一、操作复杂、无法同时对移动副粘滑摩擦运动过程中接触界面间的真实接触状态和接触力进行实时测量等问题。

技术领域

本发明涉及移动副干摩擦测试技术领域，特别涉及一种基于光测法的移动副粘滑摩擦特性动态测试系统。

背景技术

粘滑(Stick-slip)摩擦现象广泛存在于机械工程、汽车工程、航空航天和地震等领域，它是一种在低速驱动下接触界面间滑动和静止交替出现的摩擦现象。对于精密设备而言，界面间的粘滑摩擦现象会引起噪声、能量损失和界面磨损，从而导致系统运动精度的下降。

随着“中国制造2025”战略和规划的实施，我国制造业对高精密装备提出了更高的要求，迫切需要解决高端装备研制中的摩擦精细建模等问题。已有的相关技术中，对移动副干摩擦及粘滑摩擦现象的研究，主要是从摩擦力和磨损量的角度开展的，但是这种研究方式无法直观地给出移动副在粘滑摩擦运动过程中接触界面间真实接触状态的变化情况。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于光测法的移动副粘滑摩擦特性动态测试系统，该基于光测法的移动副粘滑摩擦特性动态测试系统能够解决传统测试系统功能单一、操作复杂、无法同时对移动副粘滑摩擦运动过程中接触界面间的真实接触状态和接触力进行实时测量等问题。

为实现上述目的，所述基于光测法的移动副粘滑摩擦特性动态测试系统包括：移动副试样、法向加载装置、切向驱动装置、接触力测试装置、接触状态测试装置。

所述移动副试样包括上固定试样、下固定试样、L形挡板、滑块试样。

所述法向加载装置包括：步进电机、滑块、剪叉式结构。进一步地，法向加载装置的上基座通过螺栓与支撑面固定连接。步进电机的输出端为丝杠，步进电机与法向加载装置的上基座通过螺栓连接。滑块内部有螺纹并与丝杠配合，滑块的上端平面与法向加载装置的上基座表面形成定位，滑块可在步进电机工作时实现直线运动。滑块在直线运动过程中会带动剪叉式结构，从而实现法向加载装置沿法向的加载运动。

所述切向驱动装置包括：电动缸、电动缸支架、连接部件。进一步地，所述切向驱动装置的具体连接为：电动缸支架通过螺栓与基座固定连接。电动缸可以输出微米量级的直线运动，电动缸与电动缸支架通过螺栓固定连接。连接部件与电动缸通过螺栓连接。

所述接触力测试装置包括：第一力传感器、第二力传感器、数据采集仪、驱动执行端、上压块、下压块。进一步地，所述接触力测试装置的具体连接为：第一力传感器通过螺栓与切向驱动装置相连接。第二力传感器通过螺栓与法向加载装置相连接。数据采集仪放置在基座上，实现接触力的动态测量。第一力传感器与连接部件通过螺栓固定连接，驱动执行端与第一力传感器通过螺栓连接。法向加载装置的活动面与上压块之间通过螺栓连接，上压块与第二力传感器之间通过螺栓连接，第二传感器与下压块之间通过螺栓连接。

所述接触状态测试装置包括：一字线激光器、激光器支架、投影屏幕、相机、相机支架。进一步地，所述接触状态测试装置的具体连接方式为：一字线激光器放置在激光器支架上，激光器支架通过螺栓与基座固定连接。投影屏幕所处平面与试样的侧面平行，且与激光器分别布置于试样的两侧，投影屏幕通过双面胶固定于实验室墙面上。相机放置在相机支架上，相机支架通过螺栓与基座固定连接，用于采集投影屏幕上的接触图样。