專利名稱：一種接觸式摩擦界面粘滑特性在線檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及摩擦界面粘滑特性研究領域，具體地說，涉及一種接觸式摩擦界 面粘滑特性在線檢測裝置。
背景技術：
精密定位技術廣泛用于航天、微機電系統(tǒng)、計量科學、光學與光電子工程、精密工 程、生物工程等領域。尤其，隨著工業(yè)領域如超精密加工、超精密測量和機器人系統(tǒng)對定位 精度的要求不斷提高，精密定位技術的研究變得更加重要。在定位過程中，由于定位臺和導 軌的摩擦表面存在粘滑力，運動就會呈現(xiàn)不連續(xù)的stick-slip運動，即爬行現(xiàn)象，而這種 現(xiàn)象嚴重影響精密定位中的定位精度。因此，定位臺與導軌的摩擦是影響精密定位設備精 度的關鍵。

實用新型內容本實用新型的目的在于提出一種接觸式摩擦界面粘滑特性在線檢測裝置，它能夠 檢測不同的接觸表面在滑動摩擦中由于表面粘滑特性而出現(xiàn)的stick-slip現(xiàn)象和相關表 征參數(shù)。為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案予以實現(xiàn)。一種摩擦界面粘滑特性在線檢測裝置，其特征在于，包括實驗臺，設置在實驗臺上 的一維電動位移臺、第一三維手動位移臺、第二三維手動位移臺，所述第一三維手動位移 臺、第二三維手動位移臺分別位于一維電動位移臺兩側；所述一維電動位移臺上固定有夾 持摩擦基體的基體夾具；所述第一三維手動位移臺上固定有夾持摩擦滑塊的加載機構；所 述第二三維手動位移臺上固定有卡具，卡具上設置有測量摩擦滑塊位移的觸針式位移傳感
ο本實用新型的進一步改進和特點在于所述加載機構包括保護套，一端固定在保 護套內的摩擦測量傳感器，摩擦測量傳感器的另一端固定有夾持摩擦滑塊的滑塊夾具；所 述摩擦測量傳感器包含中間連接塊，與保護套固定的左連接塊，與滑塊夾具固定的右連接 塊，左連接塊、中間連接塊、右連接塊之間依次設置有第一金屬片梁、第二金屬片梁，對應第 一金屬片梁、第二金屬片梁表面貼附有第一應變片和第二應變片，并且兩個金屬片梁中，一 個水平放置，一個垂直放置。本實用新型中，一維電動位移臺上固定有夾持摩擦基體的基體夾具，第一三維手 動位移臺上固定有夾持摩擦滑塊的加載機構，第二三維手動位移臺上固定有卡具，卡具上 設置有測量摩擦滑塊位移的觸針式位移傳感器；第一三維手動位移臺手輪可以帶動摩擦 滑塊夾持加載機構相下移動使摩擦滑塊和摩擦基體接觸，電動位移臺帶動摩擦基體和摩擦 滑塊滑動接觸，觸針式位移傳感器測量摩擦滑塊的位移；此外，加載機構中設置摩擦測量 傳感器，摩擦測量傳感器一端固定在保護套上，另一端固定有夾持摩擦滑塊的滑塊夾具，能 夠同時在線測試摩擦滑塊和摩擦基體的摩擦系數(shù)以及摩擦滑塊的位移變化情況，詳細表征stick-slip運動現(xiàn)象，為摩擦界面粘滑特性研究奠定基礎。以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。

圖1本實用新型的一種摩擦界面粘滑特性檢測裝置的總體結構示意圖；圖2為 一維電動位移臺的結構示意圖；圖3為第二三維手動位移臺的結構示意圖；圖4為加載摩 擦滑塊的第一三維手動位移臺的結構示意圖；圖5為加載機構的爆炸示意圖；圖中1、實 驗臺；2、第一三維手動位移臺；3、支架；4、加載機構；401、保護套；402、摩擦測量傳感器； 402-1、左連接塊；402-2、中間連接塊；402-3、右連接塊；402-4、第一金屬片梁；402-5、第二 金屬片梁；402-6、第一應變片；402-7、第二應變片；403、滑塊夾具；5、觸針式位移傳感器； 501、伸出桿；502、測量針頭；6、卡具；7、第二三維手動位移臺；8、一維電動位移臺；9、基體 夾具；10、摩擦基體；11、摩擦滑塊。
具體實施方式
參照圖1，為本實用新型的一種摩擦界面粘滑特性在線檢測裝置，主要包括實驗臺 1，設置在實驗臺1上的一維電動位移臺8、第一三維手動位移臺2、第二三維手動位移臺7， 第一三維手動位移臺2、第二三維手動位移臺7分別位于一維電動位移臺8的左右兩側。結合圖2，一維電動位移臺8由基座、設置在基座上的軌道、沿軌道滑動的位移臺、 設置在基座一端的步進電機、以及連接步進電機和位移臺的絲杠組成，步進電機可以通過 絲杠帶動位移臺前后運動。位移臺上設置基體夾具9，用于夾持摩擦基體10。結合圖3，第二三維手動位移臺7上固定有卡具6，卡具6上卡裝觸針式位移傳感 器5。觸針式位移傳感器5的伸出桿501前端有測量針頭502，測量針頭502可以在伸出桿 501內自由收縮。使用時，轉動第二三維手動位移臺7手輪使測量針頭502與摩擦滑塊11 相接觸，摩擦滑塊11的位移由觸針式位移傳感器5測量。結合圖4、5，第一三維手動位移臺2通過其上的支架3固定加載機構4。加載機構 4包括保護套401，一端固定在保護套401內的摩擦測量傳感器402，摩擦測量傳感器402的 另一端固定有夾持摩擦滑塊11的滑塊夾具403。摩擦測量傳感器(402)主要由中間連接塊402-2，與保護套401固定的左連接塊 402-1，與滑塊夾具403固定的右連接塊402-3，以及左連接塊402-1、中間連接塊402-2、右 連接塊402-3之間依次設置有第一金屬片梁402-4、第二金屬片梁402-5組成，對應第一金 屬片梁402-4、第二金屬片梁402-5表面貼附有第一應變片402-6和第二應變片402-7。兩 個金屬片梁中，第一金屬片梁402-4為水平放置的單片梁，用于測量摩擦滑塊和摩擦基體 之間的正壓力，第二金屬片梁402-5為垂直放置的雙片梁，用于測量摩擦滑塊和摩擦基體 之間的摩擦力。兩個金屬片梁在左連接塊402-1、中間連接塊402-2、右連接塊402-3之間 的位置可以互換。夾持摩擦滑塊11的加載機構4固定在第一三維手動位移臺2上，當旋轉第一三維 手動位移臺2手柄帶動加載機構4下移使摩擦滑塊11和摩擦基體10接觸時，摩擦測量傳感 器402中的第一金屬片梁402-4上的第一應變片402-6測量獲取接觸正壓力。當摩擦基體 10滑動時，由于摩擦和粘滑作用，摩擦滑塊11將在摩擦基體10運動方向出現(xiàn)stick-slip運動，摩擦測量傳感器4的第二金屬片梁402-5上的第二應變片402-7測量獲取摩擦力，摩 擦滑塊11的位移信號由觸針式位移傳感器5測量獲取。采用上述摩擦界面粘滑特性在線檢測裝置的實驗過程說明如下(1)實驗前準備 工作將實驗臺搭建好，一維電動位移臺經控制器和計算機相連，設置好步進電機的參數(shù) (速度，距離)。摩擦測量傳感器和觸針式位移傳感器經信號采集板連到計算機上，設置好 采樣頻率。(2)實驗過程先開始采樣后，再轉動第一三維手動位移臺手輪，使加載機構緩慢 下移至摩擦滑塊和摩擦基體接觸，再繼續(xù)下移至摩擦滑塊和摩擦基體之間加載有一定的載 荷，載荷大小可由摩擦測量傳感器上的第一應變片獲得經信號采集板顯示到計算機上。然 后，旋轉第二三維手動位移臺的手輪使觸針式位移傳感器的測量針頭和摩擦滑塊接觸并有 一定的收縮。此時，啟動一維動電動位移臺帶動基體和滑塊滑動接觸。重復測試當一維電動位移臺走滿一個行程后停止，此時轉動第二三維手動位移 臺手輪使觸針式位移傳感器的測量針頭和摩擦滑塊分離，卸載摩擦滑塊和摩擦基體之間的 載荷，退回一維電動位移臺到初始位置。然后，繼續(xù)實驗過程(2)重復測量。
權利要求一種摩擦界面粘滑特性在線檢測裝置，其特征在于，包括實驗臺(1)，設置在實驗臺(1)上的一維電動位移臺(8)、第一三維手動位移臺(2)、第二三維手動位移臺(7)，所述第一三維手動位移臺(2)、第二三維手動位移臺(7)分別位于一維電動位移臺(8)兩側；所述一維電動位移臺(8)上固定有夾持摩擦基體(10)的基體夾具(9)；所述第一三維手動位移臺(2)上固定有夾持摩擦滑塊(11)的加載機構(4)；所述第二三維手動位移臺(7)上固定有卡具(6)，卡具(6)上設置有測量摩擦滑塊(11)位移的觸針式位移傳感器(5)。
2.根據(jù)權利要求1所述的摩擦界面粘滑特性在線檢測裝置，其特征在于，所述加載機 構(4)包括保護套(401)，一端固定在保護套(401)內的摩擦測量傳感器(402)，摩擦測量 傳感器(402)的另一端固定有夾持摩擦滑塊(11)的滑塊夾具(403)；所述摩擦測量傳感器(402)包含中間連接塊(402-2)，與保護套(401)固定的左連 接塊(402-1)，與滑塊夾具(403)固定的右連接塊(402-3)，左連接塊(402-1)、中間連 接塊(402-2)、右連接塊(402-3)之間依次設置有第一金屬片梁(402-4)、第二金屬片 梁(402-5)，對應第一金屬片梁(402-4)、第二金屬片梁(402-5)表面貼附有第一應變片 (402-6)和第二應變片(402-7)，并且兩個金屬片梁中，一個水平放置，一個垂直放置。
專利摘要本實用新型涉及摩擦界面粘滑特性研究領域，公開了一種接觸式摩擦界面粘滑特性在線檢測裝置。它包括實驗臺(1)，設置在實驗臺(1)上的一維電動位移臺(8)、第一三維手動位移臺(2)、第二三維手動位移臺(7)，所述第一三維手動位移臺(2)、第二三維手動位移臺(7)分別位于一維電動位移臺(8)兩側；所述一維電動位移臺(8)上固定有夾持摩擦基體(10)的基體夾具(9)；所述第一三維手動位移臺(2)上固定有夾持摩擦滑塊(11)的加載機構(4)；所述第二三維手動位移臺(7)上固定有卡具(6)，卡具(6)上設置有測量摩擦滑塊(11)位移的觸針式位移傳感器(5)。
文檔編號G01N19/02GK201697862SQ20102019926
公開日2011年1月5日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權日2010年5月21日
發(fā)明者刁東風, 刁旭, 王利鋒 申請人:西安交通大學