（1）该装置上测力传感器的设计

（2）该装置的本体安装

（3）对该装置结构的仿真分析

1.3.2 研究手段

拟采用的研究手段（途径）：

（1）通过查阅文献，分析研究，测力传感器需要测出高速摩擦时的摩擦力和正压力。 考虑使用金属应变式传感器，通过应变片不同的变形方式分别得出所需测量量：摩擦力

和正压力。

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（2）通过查阅文献，与老师讨论，该测试装置由以下部分组成：测力传感器，应变放大器 和数据采集仪，激光测速仪。测量过程中，由应变片感受正压力与摩擦力并转换为电信号， 由应变放大器放大处理，再由数据采集仪采集和显示数据。由激光测速仪分别测量试件 1 与文献综述

试件 2 接触前后的速度。装置的本体安装需考虑极端条件对测力装置的影响。对于测量装置 材料的选择，需要有较高的屈强比和弹性极限，良好的塑性和韧性，及较高的疲劳极限。

（3）利用 SOLIDWORKS 画出测量装置的 3D 模型，将它导入 ANSYS 有限元分析软 件，进行求解、后处理并对结果进行分析。

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2 摩擦测量装置的设计

2.1 摩擦系数基础理论

本课题所写的是金属与金属在高速高压环境下摩擦时的摩擦系数，在摩擦学中属于固体 接触摩擦学的范围。

在经典摩擦学之中，相对滑动的接触表面之间产生的摩擦力与该相接到的表面法向载荷 成正比，这个比值就是摩擦系数，计算的公式如下：

式中 ——摩擦系数

f ——接触表面之间的摩擦力（N）

F ——接触表面的法向压力（N)

2.2 测量装置的设计要求

目前，设计并研制成功的摩擦磨损试验机有很多种，对摩擦系数的测量装置也是多种 多样[16]。根据摩擦副表面的接触的毁坏形式可将实验机分为 8 类，根据摩擦副的形状不同， 可以将它分类分成为 12 类[17]。虽然不同装置的指标和运行原理不是一样的，但大多数的设计 要求却是一样的。

（1）测量装置的几何形状简单：在摩擦系数的测量实验中，我们要多次采集数据并对数 据进行分析等，而每一次获得的数据与现象都需要测量装置的机构来支撑，若试验机的几何 形状简单，结构简易，操作简单，可减少装置测量时出现的误差，使测量数据稳定精确。

（2）试验参数容易控制：本文在进行摩擦试验的过程中，采用法向压力、摩擦力作为试 验参数。如果实验过程中，参数很难控制，稳定性不高，那么将会难以获得稳定的实验结果 并且影响实验的成功率。

（3）试验结果精确：对于一个设计师来说，不断提高测量装置的精度会是他们一直追求 的目标。而实验数据的便于记录对实验结果取得一个较好的精度也是必要的，这也有助于实 验结束后结果的理论分析与归纳。

（4）试验费用低：测量装置需要保证测量时有良好的经济性。

2.3 摩擦测量装置的材料选取

在摩擦测试试验时，法向力和切向力是由于摩擦组件与弹体发生相对运动而产生的。切 向力会压缩装置从而发生形变，使的粘贴在装置上的应变片发生形变；法向力也会使得摩擦 组件发生挤压变形，从而摩擦组件外侧的应变片也会出现形变。为使装置在试验过程中不被 破坏，要求装置和摩擦组件在施加载荷时始终在弹性变形阶段内[18]。所以下面的材料性能要 求是摩擦组件与装置需要满足的：来`自^优尔论*文-网www.youerw.com