3.2 利用 Workbench 对测力装置进行仿真分析 14

3.3 仿真分析结果评价 18

4 结论 19

致 谢 20

参 考 文 献 21

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1 引言

1.1 课题研究意义

近年来，随着生产力的不断发展，以及一些工艺的要求，对摩擦系数的研究变的至关重 要，而目前的摩擦系数测量装置并没有将高速与高压结合起来测量的，而如今普通的测试方 法已经不适应于弹丸在膛内的高速运动及火车铁轨高速运动，不能满足对一些特殊试验的要 求，因此，设计一个在高速高压环境下测量金属间干摩擦系数的装置是很有必要的。论文网

根据运动形式，摩擦系数可分为滑动摩擦系数和滚动摩擦系数。滑动摩擦系数是许多工 程应用中的一个重要参数，它是指两物体相互接触发生相对滑动时，两表面间的摩擦力和作 用在其一表面上的力的比。它和表面的粗糙度有关，而和接触面面积的大小无关[1]。普通滑 动摩擦系数通常可以用摩擦角的方法测定，然而，当滑动速度和接触压力趋向于极端的条件 下，普通的测量方法就不适用了，因为测量是在高速与高压力结合的情况下，如弹丸在膛内 高速运动时，弹带会与身管之间发生高速摩擦，该摩擦会影响弹丸在膛内的运动状态，弹丸 在膛内运动可以分为两个阶段，开始是弹丸挤进弹丸身管坡膛部，接着是弹丸在身管导向部 向前加快运动一直到出枪炮口，而这两个过程都涉及到弹丸与身管内壁的金属摩擦[2]；在现 实运动的高速列车中，轮轨与轮轨互相会发生剧烈摩擦[3]。轮轨之间的摩擦会产生破坏作用， 特别在小角度弯道时不能忽略滑动摩擦产生的破坏作用[4]。而现在的摩擦系数测量装置如： 销—盘摩擦磨损试验机的滑动速度不能超过几十米每秒，且摩擦持续时间较短，大概在毫秒 或微秒级；球盘式磨损试验机虽能在选好的载荷，速率下进行多种原料的耐磨性实验，并能 准确测出各种原料的摩擦系数，但其转动速度不变，且只有一种不变的轨道，温度、湿度无 法控制，所以测试的条项会受到制约。针对极端条件下摩擦系数的测量，现在最先进的是利 用现代电脑技术，给出了一个有限元模型，可用于在动态载荷下，能够重现极端接触条件的 摩擦实验装置摩擦过程的仿真分析，仿真分析不仅可以了解问题结果，并且可随时持续动态 的、重复的显示事物的发展，认识其整体与局部的详细过程和任何装置都不能测到的出现在 构造内的一些物理现象[5]。因此为了能更好的减少这些高速摩擦带来的危害，拟采用一种高 速摩擦系数测量装置，同时测量高速摩擦时的摩擦力与正压力，能用于金属高速摩擦时的摩 擦系数的测定。

本课题旨在研究一个在高速高压条件下金属干摩擦摩擦系数测量装置，并根据设计要求， 结合已经学到的有关理论，对测量装置进行仿真分析。

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1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

1.3.1 研究问题

本课题取金属材料高速摩擦系数测量装置作为研究对象，具体研究以下三个问题：