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原文传递一种摩擦系数的测量装置及测量方法

专利名称：	一种摩擦系数的测量装置及测量方法
摘要：	本发明公开了一种滚动摩擦系数的测量装置及测量方法，测量装置包括底板，所述底板上设有支撑结构、控制模块以及电源模块，所述支撑结构包括支撑杆、依次设置在支撑杆上的第一万向节和亚克力板，支撑杆垂直设置在底板中心处，所述第一万向节的一端与支撑杆固定连接，另一端与亚克力板的中心处固定连接，所述亚克力板上固定有一触摸屏；所述控制模块包括调节单元和控制器，所述调节单元包括依次连接的舵机、拉杆和第二万向节，所述控制器分别与舵机、触摸屏连接；电源模块为控制器、舵机供电。本发明中相关参数的测量都由控制器的程序处理得到，测量过程简洁方便，且滚动摩擦系数的测量精度得到提升。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山西;14
申请人：	山西大学
发明人：	樊民革;吴登朝;闫露
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910760575.6
公开号：	CN110346277A
代理机构：	太原智慧管家知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	张洋
分类号：	G01N19/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N19
申请人地址：	030006 山西省太原市小店区坞城路92号
主权项：	1.一种摩擦系数的测量装置，包括底板，所述底板上设有支撑结构、控制模块以及电源模块，其特征在于：所述支撑结构包括支撑杆、依次设置在支撑杆上的第一万向节和亚克力板，所述支撑杆垂直设置在底板中心处，所述第一万向节的一端与支撑杆固定连接，另一端与亚克力板的中心处固定连接，所述亚克力板上固定有一触摸屏；所述控制模块包括调节单元和控制器，所述调节单元包括舵机、拉杆和第二万向节，所述拉杆与支撑杆平行设置，且其一端连接舵机，另一端固定设置有第二万向节，所述第二万向节与亚克力板固定连接，所述控制器分别与舵机、触摸屏连接；所述电源模块分别与控制器、舵机连接，并为其供电。 2.根据权利要求1所述的一种摩擦系数的测量装置，其特征在于：所述舵机的信号线与控制器的相关DO管脚连接，所述触摸屏的驱动信号由控制器DO管脚提供，所述触摸屏的输出信号与控制器的A/D模块AI输入端连接。 3.根据权利要求1所述的一种摩擦系数的测量装置，其特征在于：所述触摸屏为电阻式触摸屏。 4.根据权利要求1所述的一种摩擦系数的测量装置，其特征在于：所述控制器为内部集成有A/D模块的单片机。 5.一种摩擦系数的测量方法，其特征在于包括以下步骤： 1)摩擦系数的测量装置上电启动后，控制器复位，对控制器的外设模块进行初始化，控制舵机处于中间位置，带动亚克力板及触摸屏处于水平状态，轻放滚球在触摸屏上一侧中线处并保持静止； 2)通过控制舵机偏转使触摸屏倾斜，滚球发生滚动，触摸屏面偏转角θ由控制器PWM信号占空比确定，利用控制器的AD转换功能获取各采样时刻滚球在触摸屏上的位置，并计算出滚球的速度值与加速度值，当相邻采样时刻计算的加速度值不再增大时，说明触摸屏偏转到指定倾斜角度，记录此刻滚球在触摸屏上位置p0、速度v0； 3)继续以采样周期测量滚球在触摸屏上的位置，并计算速度值与加速度值，直到滚球靠近触摸屏边沿，记录此刻滚球位置p1、速度v1； 4)计算滚动摩擦系数μ0并在触摸屏上显示，计算公式如下：式中，g为重力加速度，θ为触摸屏的偏转角度，L为滚球速度从v0增大到v1时滚球在触摸屏上移动的距离； 5)通过按动控制器上按键更改不同θ值，重复上述操作，记录多个μ0取平均值，得出滚动摩擦系数μ。
所属类别：	发明专利