一種新型摩擦系數(shù)測定裝置制造方法及圖紙

一種新型摩擦系數(shù)測定裝置，包括滑道、滑塊、彈簧和電機，其特征在于所述的滑道下部的表面設(shè)有待測材料一，與滑道接觸的滑塊下表面設(shè)有待測材料二，滑道上部的一側(cè)設(shè)有刻度尺，滑道上部的另一側(cè)設(shè)有攝像裝置，滑道下部的兩側(cè)分別設(shè)有無線路由器和單片機，單片機通過無線路由器與計算機建立連接，單片機分別與無線路由器、攝像裝置和電機相連，彈簧的兩端與兩根細線連接，一根細線與電機相連，另一根細線與滑塊相連。本發(fā)明專利技術(shù)的有益效果是：以一種新穎的實驗理念測量出了不同材料之間的滑動摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)。目前靜摩擦系數(shù)測量比較困難，該方法將滑動摩擦系數(shù)以及靜摩擦系數(shù)測量集成在了一套裝置之上，具有精度高、測量方便。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種新型摩擦系數(shù)測定裝置，屬于測量儀器

技術(shù)介紹
通過收集分析常用的摩擦系數(shù)的測量方法，我們發(fā)現(xiàn)其存在繁瑣性、單一性等弊端，常用摩擦系數(shù)的測量方法以及測量裝置在實驗過程中往往不能夠同時進行滑動摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)的準確測量。隨著現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有摩擦系數(shù)的測量裝置缺乏人工智能性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種新型摩擦系數(shù)測定裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中摩擦系數(shù)測量的繁瑣性、單一性，以及現(xiàn)有技術(shù)不能使用同一個裝置測量滑動摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)的問題。本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種新型摩擦系數(shù)測定裝置，包括滑道、滑塊、彈簧和電機，所述的滑道下部的表面設(shè)有待測材料一，與滑道接觸的滑塊下表面設(shè)有待測材料二，滑道上部的一側(cè)設(shè)有刻度尺，滑道上部的另一側(cè)設(shè)有攝像裝置，滑道下部的兩側(cè)分別設(shè)有無線路由器和單片機，單片機通過無線路由器與計算機建立連接，單片機分別與無線路由器、攝像裝置和電機相連，彈簧的兩端與兩根細線連接，一根細線與電機相連，另一根細線與滑塊相連。其中，所述的無線路由器與計算機無線連接，無線路由器與單片機及攝像裝置有線連接，實現(xiàn)攝像裝置采集的圖像信息無線回傳到計算機。其中，所述的攝像裝置包括高清攝像頭和二維云臺，二維云臺用于支撐高清攝像頭，二維云臺上裝有兩個與單片機有線連接的9G舵機，從而實現(xiàn)使用計算機無線控制舵機調(diào)整攝像頭角度的功能。其中，所述的電機通過與單片機連接的計算機控制，電機轉(zhuǎn)速通過設(shè)置在由單片機引出的電機電源線路上的滑動變阻器以及單片機跳線帽位置的改變來進行調(diào)速。其中，所述的彈簧為螺旋彈簧。其中，所述的電機為12V直流減速電機。其中，所述的高清攝像頭為羅技C270高清攝像頭，二維云臺為Arduino二維云臺。測量滑動摩擦系數(shù)：開始測量時，首先將待測摩擦系數(shù)兩種材料分別取樣貼于滑道表面以及滑塊表面，裝置整體通電建立連接，通過計算機控制端無線控制舵機調(diào)整攝像頭角度，使攝像頭對準滑道上的刻度尺；然后通過計算機無線控制12V直流減速電機轉(zhuǎn)動，拉動帶有螺旋彈簧的細線勻速拉動滑塊，使滑塊在斜面上勻速上升；當(dāng)彈簧通過攝像頭的瞬間，通過計算機軟件對攝像頭采集的圖像進行記錄，在記錄結(jié)果中通過彈簧下部的刻度尺即可讀出滑塊勻速上升時彈簧的長度，使用牛頓第二定律即可測量兩種待測材料之間的滑動摩擦系數(shù)。測量靜摩擦系數(shù)：同理，將滑道調(diào)制水平狀態(tài)，通過電腦屏幕錄像捕捉滑塊開始運動的瞬間，尋找出彈簧整體開始運動之前伸長量最大的那一幀畫面，測量出此時彈簧的最大伸長量，即可運用牛頓第二定律計算出靜摩擦系數(shù)。本專利技術(shù)的有益效果是：以一種新穎的實驗理念測量出了不同材料之間的滑動摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)。目前靜摩擦系數(shù)測量比較困難，該方法將滑動摩擦系數(shù)以及靜摩擦系數(shù)測量集成在了一套裝置之上，具有精度高、測量方便、無線傳輸便于操作、成本低等許多常用檢測方法不具備的優(yōu)點，任何兩種材料都可以取樣使用本裝置來測量滑動摩擦及靜摩擦系數(shù)，具有較好的應(yīng)用前景，適用于大學(xué)物理實驗室，便于學(xué)生充分理解滑動摩擦以及靜摩擦系數(shù)測量過程。電路中加入滑動變阻器實現(xiàn)了電機轉(zhuǎn)動的無級變速。本技術(shù)方法通過運用經(jīng)典的牛頓第二定律，將滑動摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)的測量集于一種裝置上，并通過圖像數(shù)據(jù)的無線回傳實現(xiàn)了物理實驗的簡單自動化控制。附圖說明圖1為本專利技術(shù)一種新型摩擦系數(shù)測定裝置的側(cè)視圖。圖2為本專利技術(shù)一種新型摩擦系數(shù)測定裝置的俯視圖。圖3為本專利技術(shù)一種新型摩擦系數(shù)測定裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖中：1、滑道，2、電機，3、待測材料一，4、彈簧，5、攝像裝置，6、無線路由器，7、滑塊，8、刻度尺，9、單片機。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本專利技術(shù)作進一步的說明。實施例1如圖1和2所示，一種新型摩擦系數(shù)測定裝置，包括滑道、滑塊、彈簧和電機，滑道下部的表面設(shè)有待測材料一，與滑道接觸的滑塊下表面設(shè)有待測材料二，滑道上部的一側(cè)設(shè)有刻度尺，滑道上部的另一側(cè)設(shè)有攝像裝置，滑道下部的兩側(cè)分別設(shè)有無線路由器和單片機，單片機通過無線路由器與計算機建立連接，單片機分別與無線路由器、攝像裝置和電機相連，彈簧的兩端與兩根細線連接，一根細線與電機相連，另一根細線與滑塊相連。無線路由器與計算機無線連接，無線路由器與單片機及攝像裝置有線連接，實現(xiàn)攝像裝置采集的圖像信息無線回傳到計算機。攝像裝置包括高清攝像頭和二維云臺，二維云臺用于支撐高清攝像頭，二維云臺上裝有兩個與單片機有線連接的9G舵機，從而實現(xiàn)使用計算機無線控制舵機調(diào)整攝像頭角度的功能。電機通過與單片機連接的計算機控制，電機轉(zhuǎn)速通過設(shè)置在由單片機引出的電機電源線路上的滑動變阻器以及單片機跳線帽位置的改變來進行調(diào)速。其中，所述彈簧為螺旋彈簧；高清攝像頭為羅技C270高清攝像頭，二維云臺為Arduino二維云臺；單片機為51DuinoC51單片機，電機為JGA25-37012V直流減速電機，待測材料為A4紙面或棉布平面等，無線路由器為Robot-link無線路由器，滑塊為高錳鋼鋼塊。如圖3所示，計算機控制部分包括計算機WiFi模塊，計算機WiFi模塊與計算機上位機控制端相連，計算機上位機控制端與圖像顯示、圖像記錄、舵機角度控制和減速電機控制相連；裝置接收部分包括裝置無線路由器，無線路由器與攝像頭和單片機相連，單片機通過滑動變阻器與減速電機相連，單片機和云臺舵機相連，攝像頭直接連接在無線路由器上面，把視頻信息傳回計算機，單片機用于控制電機以及舵機的電信號與數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，滑動變阻器通過改變輸入電機的電壓就可以實現(xiàn)無級變速，同時跳線帽位置的改變可以調(diào)整單片機輸出給電機3V、6V或者12V電壓，改變跳線帽位置對于電機轉(zhuǎn)速的改變較大，改變滑動變阻器阻值使轉(zhuǎn)速改變較小，兩者配合就可以實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速一個比較大范圍的改變。滑動摩擦系數(shù)測量方法：使用計算機通過連接于無線路由器的單片機無線控制電機通過帶有螺旋彈簧的細線勻速拉動物塊于斜面勻速上升，當(dāng)彈簧通過攝像頭的瞬間通過計算機無線采集圖像，通過彈簧下部的刻度尺即可測量物塊勻速上滑時彈簧的長度，使用牛頓第二定律即可測量兩種材料之間的滑動摩擦系數(shù)。勻速拉動滑塊時彈簧長度為L，彈簧原長為L′，拉動滑塊時彈簧長度與彈簧原長做差值得出位移△L：θL1＝L-L′其中L為物塊勻速時彈簧長度，L′為彈簧原長。以滑塊為研究對象，利用牛頓第二定律得：0＝mgsinθ+μmgcosθ-T1其中T1＝KΔL1可得斜面的滑動摩擦系數(shù)其中傾角θ、彈簧的勁度系數(shù)K、滑塊的質(zhì)量m、重力加速度g均為已知量。因此測量出彈簧的形變量△L1即可求得斜面的滑動摩擦系數(shù)。靜摩擦系數(shù)測量方法：通過電腦錄像捕捉滑塊開始運動的瞬間，測量出此時彈簧的最大伸長量△L2，對該臨界位置運用牛頓第二定律得：0＝mgsinθ+μmgcosθ-T2其中T2＝KΔL2可得斜面的靜摩擦系數(shù)其中傾角θ彈簧的勁度系數(shù)K、滑塊的質(zhì)量m、重力加速度g均為已知量。因此測量出彈簧的形變量△L2即可求得斜面的靜摩擦系數(shù)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種新型摩擦系數(shù)測定裝置，包括滑道、滑塊、彈簧和電機，其特征在于所述的滑道下部的表面設(shè)有待測材料一，與滑道接觸的滑塊下表面設(shè)有待測材料二，滑道上部的一側(cè)設(shè)有刻度尺，滑道上部的另一側(cè)設(shè)有攝像裝置，滑道下部的兩側(cè)分別設(shè)有無線路由器和單片機，單片機通過無線路由器與計算機建立連接，單片機分別與無線路由器、攝像裝置和電機相連，彈簧的兩端與兩根細線連接，一根細線與電機相連，另一根細線與滑塊相連。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種新型摩擦系數(shù)測定裝置，包括滑道、滑塊、彈簧和電機，其特征在于所述的滑道下部的表面設(shè)有待測材料一，與滑道接觸的滑塊下表面設(shè)有待測材料二，滑道上部的一側(cè)設(shè)有刻度尺，滑道上部的另一側(cè)設(shè)有攝像裝置，滑道下部的兩側(cè)分別設(shè)有無線路由器和單片機，單片機通過無線路由器與計算機建立連接，單片機分別與無線路由器、攝像裝置和電機相連，彈簧的兩端與兩根細線連接，一根細線與電機相連，另一根細線與滑塊相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型摩擦系數(shù)測定裝置，其特征在于所述的無線路由器與計算機無線連接，無線路由器與單片機及攝像裝置有線連接，實現(xiàn)攝像裝置采集的圖像信息無線回傳到計算機。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型摩擦系數(shù)測定裝置，其特征在于所述的攝像裝置包括高清...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于華明，石鳳艷，肇恒鵬，潘藝文，昝靜一，江鵬，胡漢文，姜嬌陽，單智琦，
申請(專利權(quán))人：遼寧石油化工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧;21