一种新型微小摩擦力测试装置的研究

摘要

摩擦现象广泛存在于各类生产机械中，与人类的生产和生活息息相关。上世纪80年代左右，人们发现在微观状态下的摩擦现象已不能用宏观摩擦定律来解释，摩擦学的研究宣告进入微观和宏观相结合的新阶段。对于介于宏观摩擦和微观摩擦之间的微小摩擦，它的摩擦机理和测试方法的研究是摩擦学研究新阶段的重要内容。
　　微小摩擦力的数值很小，通常用毫牛来表示。因此，如何最大限度避免测试装置对被测件实际所受摩擦力的影响是能否达到良好的测试效果的关键因素。为此，本文基于磁场力提出一种非接触式微小摩擦力测量方法。本文的主要工作和研究成果总结如下:
　　1.总结了国内外微小摩擦力的研究现状，包括相关的研究成果和未来的发展趋势。
　　2.在详细阐述了测试装置的总体结构和工作原理的基础上，对装置中的磁场模型进行建模和仿真分析。仿真结果论证了测试方法的正确性。
　　3.详细阐述和设计了测试装置的数据采集系统、数据上传系统及磁场力控制系统，实现良好的通讯和控制效果。此外，还建立了良好的人机交互界面，为测试装置的可操作性提供了保证。
　　4.以气浮轴在空气轴承中的运动为测试对象，进行了微小摩擦力的测试。实验结果表明实验数据和仿真结果相吻合，这论证了该套测试装置的可行性以及测试方法的有效性。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要研究内容

第2章 测试装置总体设计

2．1 测试装置总体构成

2．2 测试装置硬件配置

2．3 测试装置工作原理

2．3 本章小结

第3章 磁场力的分析与仿真

3．1 磁场的分类

3．1．1 永磁场

3．1．2 电磁场

3．2 电磁场的分析和计算方法

3．2．1 磁场分析的理论基础

3．2．2 磁场模型的建立方法

3．3 磁场力的计算和仿真结果

3．3．1 磁场力的计算结果

3．3．2 磁场力的仿真结果

3．4 本章小结

第4章 测试装置的硬件和软件设计

4．1 测试装置的硬件设计

4．1．1 数据采集系统的硬件电路

4．1．2 数据上传系统的硬件电路

4．1．3 输出电流控制系统的硬件电路

4．2 测试装置的软件设计

4．2．1 数据采集系统的软件设计

4．2．2 数据上传系统的软件设计

4．2．3 数据后处理的软件设计

4．2 本章小结

第5章 实验结果与分析

5．1 实验装置介绍

5．1．1 实验装置总体结构

5．1．2 测试装置控制系统

5．1．3 上位机软件操作步骤

5．2 实验结果

5．1．1 激光位移传感器的标定

5．1．2 输出电流的控制

5．1．3 摩擦力数值的测量

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果