高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪的制作方法
【专利摘要】高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，属于静动及圆柱体滚动摩擦力系数测量实验仪【技术领域】。其包括水平台和斜面实验台，斜面实验台包括底座，设置在底座上的转动斜面，设置在转动斜面前和/或后侧的主尺盘以及设置在底座和转动斜面之间的螺杆。本实用新型非常有利于让物理实验者容易亲自动手操作，而且在实验操作过程中，非常方便地弄清提高测量精度的实验奥秘。
【专利说明】高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪
【技术领域】
[0001]本实用新型属于静动及圆柱体滚动摩擦力系数测量实验仪【技术领域】，具体涉及高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪。
【背景技术】
[0002]测量静、动及圆柱体滚动摩擦力系数的方法有很多种，斜面法无疑是最简单、直观和最方便的一种。
[0003]虽然，市场上已经出现有各种材料的动、静及圆柱体滚动摩擦力系数的测量仪器，但是，就目前大、中学校实验室采用机械式连续精确改变斜面倾角来测量动、静及圆柱体滚动摩擦系数的仪器，还未看到过。即便是国外也没有采用“机械式自动精确调节斜面倾角实验仪器”的装置。普遍采用的是手动提升斜面使其围绕低端轴转动来改变斜面角度进行测量的传统式测量方法，采用该种操作方法来连续改变斜面倾角精度低，误差大，而且连续改变斜面倾角的操作难于控制。
[0004]目前，市面上虽然有采用光电法精确测量斜面倾角，既耗电，也不利于节能环保，况且在中学和大学物理实验中，采用这类型仪器测量静、动及圆柱体滚动摩擦系数，学生难以明白实验原理、实验规律以及物理奥妙。基于此，若采用机械螺杆连续精确改变斜面倾角实验装置，来测量各种材料动、静及圆柱体滚动摩擦系数，不但节能环保，而且物理涵义清晰。鉴于此，申请者实用新型的“高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪”装置，非常有利于让物理实验者容易亲自动手操作，而且在实验操作过程中，非常方便地弄清提高测量精度的实验奥秘，意义非凡。
[0005]该实用新型还可用于从事相关科研人员通过精确改变倾角来从事研究的相关领`域。为此，利用该专利技术生产的该实验仪器设备，必将会为生产商带来非常丰厚的经济效
Mo
实用新型内容
[0006]针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于设计提供高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪的技术方案。
[0007]所述的高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，包括水平台和斜面实验台，其特征在于所述的斜面实验台包括底座，设置在底座上的转动斜面，设置在转动斜面前和/或后侧的主尺盘以及设置在底座和转动斜面之间的螺杆，所述的转动斜面一端通过设置的斜面转动轴与底座转动连接，另一端通过设置的转动斜面连接杆与主尺盘中的轨道滑动配合，所述的转动斜面外侧面上固定设置微尺盘，所述的微尺盘上设置的微尺刻度与主尺盘上设置的主尺刻度相配，所述的螺杆通过设置的螺杆连接杆与底座转动连接，所述的螺杆上设有细调螺旋套筒和粗调螺旋套筒，所述的粗调螺旋套筒连接转动斜面连接杆。
[0008]所述的高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，其特征在所述的斜面实验台和水平台底部均设有调平支脚。
[0009]所述的高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，其特征在所述的转动斜面连接杆包括转动轴I，所述的转动轴I两端分别依次设置箍紧螺帽1、阻挡凸块I和套筒I，所述的套筒I端部设置箍紧螺帽II，所述的转动轴I中部通过设置的连接套固定连接粗调螺旋套筒。
[0010]所述的高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，其特征在所述的主尺盘为扇形环结构，所述的主尺盘固定设置在底座的侧面，所述的主尺盘一端与底座的上支架固定连接，另一端与设置在底座上的倾斜支架固定连接。
[0011]所述的高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，其特征在所述的转动斜面上通过设置的U形固定支架固定微尺盘，所述的微尺盘位于主尺盘外侧。
[0012]所述的高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，其特征在所述的螺杆连接杆与底座的下支架连接，所述的螺杆连接杆包括转动轴II，所述的转动轴II两端分别依次设置箍紧螺帽II1、阻挡凸块II和套筒II，所述的套筒II端部设置箍紧螺帽IV，所述的转动轴II中部上固定设置螺纹支柱，所述的螺纹支柱上螺纹连接细调螺旋套筒，所述的细调螺旋套筒上端螺纹连接螺杆。
[0013]所述的高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，其特征在所述的主尺刻度的精度为0.5°，所述的微尺刻度的精度为。
[0014]所述的高、精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，其特征在于所述的U形固定支架包括固定支杆1、固定支杆II和连接固定支杆1、固定支杆II的连接杆，所述的固定支杆I长度大于固定支杆II，所述的固定支杆I固定连接转动斜面，所述的固定支杆II固定连接微尺盘、。
[0015]上述的高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，结构简单，设计合理，与现有技术相比，其具有以下有益效果:
[0016](I)采用了双转动轴与螺杆组合，实现了转动斜面围绕转动斜面底端轴的连续转动；
[0017](2)采用了主尺和微尺配合，提高了转动斜面围绕底端轴连续转动的高精确读数；
[0018](3)通过转动螺杆的粗调螺旋套筒和细调螺旋套筒的调节，可以精确测量各种材料的动、静及圆柱体滚动摩擦力系数，比如:各种金属、木材、纸张、塑料薄膜、薄片等各种材料动、静及园柱体滚动摩擦力系数的测试；
[0019](4)相关的转动环节均有相应的箍紧螺丝，实验时，在完成粗、细调节目标后并箍紧相关环节螺丝，就能够有效地提闻实验的稳定性；
[0020](5)其它应用范围，诸如有关与斜面有关系的科研、实验等方面测量。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型的结构侧面示意图；
[0022]图2为本实用新型中转动斜面连接杆的结构示意图；
[0023]图3为本实用新型中螺杆和螺杆连接杆的结构示意图；
[0024]图4为本实用新型中转动斜面与微尺盘的连接结构示意图；[0025]图5为本实用新型中U形固定支架的结构示意图；
[0026]图6为转动斜面转动至某一状态精确读数主、微尺示意图；
[0027]图7为本实用新型中主尺和微尺读数系统读数精度示意图；
[0028]图8为本实用新型中转动斜面上高精度微调测量动、静摩擦力系数实例分析示意图；
[0029]图9为本实用新型中转动斜面上圆柱体滚动受力示意图；
[0030]图中:1_水平台；2-底座；201-调平支脚；202_上支架；203_下支架；3_斜面转动轴；4_倾斜支架；5_轨道；6_主尺盘；601-主尺刻度；7_微尺盘；701_微尺刻度；8_转动斜面；9-螺杆；10_粗调螺旋套筒；11_细调螺旋套筒；12_螺杆连接杆；1201_箍紧螺帽III ; 1202-阻挡凸块II ;1203_转动轴II ;1204_套筒II ;1205_箍紧螺帽IV ;13_转动斜面连接杆；1301-箍紧螺帽I ;1302_阻挡凸块I ;1303_转动轴I ;1304_套筒I ;1305_箍紧螺帽II ;14_连接套；15-U形固定支架；1501-固定支杆I ; 1502-连接杆；1503-固定支杆II ；16-螺纹支柱。
【具体实施方式】
[0031]以下结合说明书附图来进一步说明本实用新型。
[0032]如图1-5所示，高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪包括相互配合的水平台I和斜面实验台。为了便于调节水平，在水平台I和斜面实验台底部均设有调平支脚201。
[0033]斜面实验台包括底座2，设置在底座2上的转动斜面8，设置在转动斜面8前和/或后侧的主尺盘6以及设置在底座2和转动斜面8之间的螺杆9。
[0034]主尺盘6为扇形环结构，主尺盘6 —端与底座2的上支架202固定连接，另一端与设置在底座2上的倾斜支架4的上端固定连接，主尺盘6上设有弧形轨道5和主尺刻度601。主尺刻度601的精度为0.5°。
[0035]转动斜面8 一端通过设置的斜面转动轴3与底座2转动连接，另一端通过设置的转动斜面连接杆13与主尺盘6中的轨道5滑动配合。转动斜面8外侧面通过设置的U形固定支架15固定微尺盘7，微尺盘7上设有微尺刻度701，微尺的精度为。U形固定支架15包括固定支杆I 1501、固定支杆II 1503和连接固定支杆I 1501、固定支杆II 1503的连接杆1502，其中固定支杆I 1501长度大于固定支杆II 1503，固定支杆I 1501固定连接转动斜面8,固定支杆II 1503固定连接微尺盘7。主尺盘6穿过固定支杆I 1501和固定支杆II 1503构成尺刻度701的U形开口，使得微尺盘7位于主尺盘6外侧，这样使得微尺盘7上设置的微尺刻度701与主尺盘6上设置的主尺刻度601相配，便于读数。
[0036]转动斜面连接杆13包括转动轴I 1303，转动轴I 1303两端分别依次设置箍紧螺帽I 1301、阻挡凸块I 1302和套筒I 1304，套筒I 1304端部设置箍紧螺帽II 1305，转动轴I 1303中部通过设置的连接套14固定连接粗调螺旋套筒10。转动斜面连接杆13采用上述的结构，其可以通过箍紧螺帽I 1301、阻挡凸块I 1302和套筒I 1304的配合作用，使得转动轴I 1303固定不动。粗调螺旋套筒10螺纹连接在螺杆9上，螺杆9通过设置的螺杆连接杆12与底座2的下支架203后端转动连接。
[0037]螺杆连接杆12包括转动轴II 1203，转动轴II 1203两端分别依次设置箍紧螺帽Ill 1201、阻挡凸块II 1202和套筒II 1204，套筒II 1204端部设置箍紧螺帽IV 1205。螺杆连接杆12采用上述的结构，其可以通过箍紧螺帽III 1201、阻挡凸块II 1202和套筒II 1204的配合作用，使得转动轴II 1203固定不动。转动轴II 1203中部上固定设置螺纹支柱16，螺纹支柱上连接细调螺旋套筒11，细调螺旋套筒11上端螺纹连接螺杆9。
[0038]1.实验仪测量调节方法
[0039]此处，以测量某种材料静摩擦力系数为例，来说明该实验仪测量调节方法:
[0040]( I)首先，将待测静摩擦力系数的材料做成与实验仪转动斜面相吻合(即同尺寸板状)，并将其安装至预先设计好的相应位置； [0041](2)调节水平台I和斜面实验台上的调平支脚201，使水平台I和斜面实验台处于水平状态，再调节螺杆9上的粗调螺旋套筒10和细调螺旋套筒11，使之转动斜面8处于水平状态，读取初始读数4，整个调平过程可采用水平调平测试仪来检验；
[0042](3)用待测材料制作直径50.00_、厚度10.0Omm的圆形滑块(其中心钻有细孔)，并将该滑块放于转动斜面8上预设位置上；
[0043](4)调节螺杆连接杆12，转动螺杆9上的粗调螺旋套筒10，使之沿带有粗螺纹的螺杆9径向持续转动，待放于转动斜面8某材料圆形滑块滑动后，再将该粗调螺旋套筒10退回少许，使之该材料滑块刚好静止为止，然后细调螺旋套筒11，使之待测材料滑块刚好沿着转动斜面8略微移动，此时滑块重力沿着斜面的下滑力就等于该滑块相对于斜面的最大静
摩擦力9
[0044](5)通过主尺盘6与微尺盘7读取滑块刚好滑动状态下转动斜面此时的角度数^，则斜面转过的角度(即斜面与水平面间的倾角)为-?I。
[0045]需要说明的是，转动斜面8在起初被调平时，设微尺盘7上的微尺刻度701的零刻度线与主尺盘6的主尺刻度601的某一刻度线刚好重合时，初始读数为珥=8、转动斜面8通过粗调螺旋套筒10和细调螺旋套筒11相互配合调节，刚好能使被测量材料滑块刚好下滑瞬间的斜面倾角A = 。则该材料滑块最大静摩擦力所对应的斜面倾角为
[0046](X2 ~ = 40°30f + Sf = 40°38'(如图 6 所不)。
[0047]2.微尺的精度原理
[0048]微尺刻度701的30格弧长(1*15° )与主尺刻度601的29格(每格0.5° )弧长(14.5°)相等，即把主尺刻度601上的I格的度数30' (0.5')分配到了微尺刻度701上的30格中，微尺刻度701上的每格代表1'，即读数系统的精度就会达到I'。如图7所示。
[0049]3.制作该实验仪的相关参数参考指标
[0050]精确微调斜面倾角测定静、动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪技术指标:
[0051]I)转动斜面8与水平台面I的水平面尺寸:500.0mm (L) X 300.0mm (B)X 15.0mm(H)；
[0052]2)角度范围:0。00'~85。00'；
[0053]3)精度:广。
[0054]4.高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪的实例测量[0055]I)实际测量力学分析与公式推导
[0056](I)静摩擦系数的测量
[0057]采用该设计装备，只要将相应材料做成与转动斜面其水平面相同尺寸并安装。滑块按合适尺寸制作，并将其放入待转动斜面8相应位置。如果滑块与接触处两表面互为静止，两表面间接触的地方就会形成一个较强结合力一静摩擦力，除非破坏了该结合力才能使该表面相对另一表面发生运动，以实现破坏这种结合力-运动前的力对其表面的垂直
力之比值被称为静摩擦系数，若Z为静摩擦力27力垂直斜面力，该破坏力也是使该物
体启动的最大力，即最大静摩擦力，用公式表示为:
[0058]
【权利要求】
1.高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，包括水平台(I)和斜面实验台，其特征在于所述的斜面实验台包括底座(2)，设置在底座(2)上的转动斜面(8)，设置在转动斜面(8)前和/或后侧的主尺盘(6)以及设置在底座(2)和转动斜面(8)之间的螺杆(9)，所述的转动斜面(8)—端通过设置的斜面转动轴(3)与底座(2)转动连接，另一端通过设置的转动斜面连接杆(13)与主尺盘(6)中的轨道(5)滑动配合，所述的转动斜面(8)外侧面上固定设置微尺盘(7)，所述的微尺盘(7)上设置的微尺刻度(701)与主尺盘(6)上设置的主尺刻度(601)相配，所述的螺杆(9)通过设置的螺杆连接杆(12)与底座(2)转动连接，所述的螺杆(9)上设有细调螺旋套筒(11)和粗调螺旋套筒(10)，所述的粗调螺旋套筒(10)连接转动斜面连接杆(13)。
2.如权利要求1所述的高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，其特征在所述的斜面实验台和水平台(I)底部均设有调平支脚(201)。
3.如权利要求1所述的高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，其特征在所述的转动斜面连接杆(13)包括转动轴I (1303)，所述的转动轴I (1303)两端分别依次设置箍紧螺帽I (1301)、阻挡凸块I (1302)和套筒I (1304)，所述的套筒I (1304)端部设置箍紧螺帽II (1305)，所述的转动轴I (1303)中部通过设置的连接套(14)固定连接粗调螺旋套筒(10)。
4.如权利要求1所述的高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，其特征在所述的主尺盘(6)为扇形环结构，所述的主尺盘(6)固定设置在底座(2)的侧面，所述的主尺盘(6)—端与底座(2)的上支架(202)固定连接，另一端与设置在底座(2)上的倾斜支架(4)固定连接。
5.如权利要求1所述的高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，其特征在所述的转动斜面(8)上通过设置的U形固定支架(15)固定微尺盘(7)，所述的微尺盘(7)位于主尺盘(6)外侧。
6.如权利要求1所述的高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，其特征在所述的螺杆连接杆(12)与底座(2)的下支架(203)连接，所述的螺杆连接杆(12)包括转动轴II (1203)，所述的转动轴II (1203)两端分别依次设置箍紧螺帽III (1201 )、阻挡凸块II (1202)和套筒II (1204)，所述的套筒II (1204)端部设置箍紧螺帽IV(1205)，所述的转动轴II (1203)中部上固定设置螺纹支柱(16)，所述的螺纹支柱(16)上螺纹连接细调螺旋套筒(11)，所述的细调螺旋套筒(11)上端螺纹连接螺杆(9 )。
7.如权利要求1所述的高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，其特征在所述的主尺刻度(601)的精度为0.5°，所述的微尺刻度(701)的精度为I'。
8.如权利要求5所述的高精度微调斜面测量静动及圆柱体滚动摩擦力系数实验仪，其特征在于所述的U形固定支架(15)包括固定支杆I (1501 )、固定支杆II (1503)和连接固定支杆I (1501)、固定支杆II (1503)的连接杆(1502)，所述的固定支杆I (1501)长度大于固定支杆II (1503),所述的固定支杆I (1501)固定连接转动斜面(8),所述的固定支杆II(1503)固定连接微尺盘(7)。
【文档编号】G09B23/10GK203376907SQ201320463230
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】张锐波 申请人:浙江大学城市学院, 张锐波