摩擦力的研究與應(yīng)用畢業(yè)論文

1、1摩擦力的研究與應(yīng)用摩擦力的研究與應(yīng)用摘要：摘要：摩擦力就是當(dāng)兩接觸構(gòu)件間存在正壓力時，阻止兩構(gòu)件進行相對運動的切向阻力。摩擦力是兩個表面接觸的物體相互運動時互相施加的一種物理力。廣義地物體在液體和氣體中運動時也受到摩擦力。本文以研究輪胎的摩擦為例，深入探討摩擦力的應(yīng)用，并簡單介紹摩擦學(xué)的研究現(xiàn)狀以及未來發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：摩擦力，應(yīng)用，研究1.摩擦力的定義與總類摩擦力的定義與總類事實上，只有在忽略摩擦力的情況下人們才能引出力學(xué)中

2、的基本定律。摩擦力是兩個表面接觸的物體相互運動時互相施加的一種物理力。廣義地物體在液體和氣體中運動時也受到摩擦力。摩擦力分為靜摩擦力和動摩擦力，動摩擦力又可以分為滑動摩擦力和滾動摩擦力。各種摩擦力在實際生活中都是廣泛存在和不可缺少的，并且還起著非常重要的作用。有的摩擦力在理論分析中可以由具體的公式進行計算，而有的摩擦力則要通過對具體問題具體分析而計算出來。在物理學(xué)中，摩擦力也是最常見和最重要的力之一。摩擦力內(nèi)最大的區(qū)分是靜摩擦力與其它摩

3、擦力之間的區(qū)別。有人認(rèn)為靜摩擦力實際上不應(yīng)該算作摩擦力。其它的摩擦力都與耗散有關(guān)：它使得相互摩擦的物體的相對速度降低，并將機械能轉(zhuǎn)化為熱能[1]。固體表面之間的摩擦力分滑動摩擦、滾動摩擦、滾壓摩擦和轉(zhuǎn)動摩擦。在工程技術(shù)中人們使用潤滑劑來降低摩擦。假如相互摩擦的兩個表面被一層液體隔離，那么它們之間可以產(chǎn)生液體摩擦，假如液體的隔離不徹底的話，那么也可能產(chǎn)生混合摩擦。氣墊導(dǎo)軌是利用氣體摩擦來工作的。潤滑劑和氣墊導(dǎo)軌的工作原理都是利用“用液體或

4、氣體（即流體）摩擦來代替固體摩擦來工作的。物體之間產(chǎn)生摩擦力必須要具備以下四個條件：第一：物體間相互接觸第二：物體間有相互擠壓作用第三：物體接觸面粗糙；第四：物體間有相對運動趨勢或相對運動。摩擦力在實際生活中是普遍存在的，在人類社會的進步與發(fā)展中起著非常重要的作用。在現(xiàn)實社會生活中，人要行走、汽車剎車、傳送帶傳輸物品等等，都離不開摩擦力的作用；生產(chǎn)上，所有的工廠都用到。如貨物的運輸、齒輪旋轉(zhuǎn)，皮帶運輸，輪軸轉(zhuǎn)動等都是靠摩擦力。生活上，汽

5、車在路面上跑，人在地上走，擦桌子、翻書、洗碗、掃地、拿東西等都是靠摩擦力。2.摩擦力在生活中的應(yīng)用：摩擦力在生活中的應(yīng)用：接下來我們舉幾個簡單的例子，了解摩擦力的應(yīng)用：1)我們走路時，鞋底對地面向后施力，因摩擦而產(chǎn)生向前的作用力，因此得以行走。如果改在冰面上步行時，則因摩擦力過小而難以走動。2)手以大小不變之握力握住圓柱形空玻璃杯，使杯口保持水平向上并逐漸將開水注入。若杯子始終呈靜止，則手之握力、變化的杯重、與摩擦力間有密切關(guān)系。3)拿

6、筷子挾鹵蛋，筷子之表面必須稍微粗糙不宜太光滑，才能靠摩擦力幫忙把鹵蛋送入口中；磨刀石與刀子間適當(dāng)?shù)哪Σ亮Σ拍苁沟蹲幽サ糜挚煊至痢?)汽車也是利用輪胎與地面之間的摩擦力而得以行進。當(dāng)汽車的引擎運轉(zhuǎn)時，帶動輪子轉(zhuǎn)動，輪子和地面的接觸點對地面向后施力，因此輪子獲得向前的摩擦力，推動汽車前進。3(為輪胎的側(cè)偏角)(5)[5]??tan)1()1(tansssdby?????輪胎和路面間摩擦過程的研究包括3個不同的方面：①地面上的直接接觸(干摩擦

7、或邊界潤滑)產(chǎn)生摩擦的基礎(chǔ)摩擦學(xué)；②滾、滑聯(lián)合工況下，變形輪胎的滑移力學(xué)；③潮濕路面上輪胎的彈流動力潤滑(EHL）機理。其中①和②足以用來分析干燥路面上輪胎摩擦力[6]。當(dāng)接地面處存在水膜且僅表現(xiàn)為邊界潤滑時，也可采用同樣的分析方法，而邊界潤滑的影響可通過對摩擦基本定律的適當(dāng)修正來加以考慮。當(dāng)接地面上產(chǎn)生流體動力潤滑時，就涉及到③了。此時，輪胎和路面間的直接接觸區(qū)以及該區(qū)內(nèi)的法向作用力均受潤滑的影響。很顯然，道路牽引中摩擦學(xué)的作用，與為

8、使機器的摩擦和磨損降至最小并防止固固接觸的傳統(tǒng)作用是截然不同的。輪胎摩擦學(xué)的主要目標(biāo)是確立輪胎和路面間直接而強烈的接觸，以增大牽引所需的摩擦力，盡管也要求磨損低，但這是次要的。干燥硬路面上輪胎的摩擦具有很實際的重要性，因為汽車大部分時間行駛在干燥路面上。干燥路面上典型輪胎的摩擦被作為設(shè)計汽車以及性能劃分的準(zhǔn)則。干燥路面上輪胎的摩擦系數(shù)μ取決于相對運動的狀態(tài)，如是否產(chǎn)生了滑移，當(dāng)滑移速度為時何時產(chǎn)生滑移等。除此之外，μ還取決于運動過vs程

9、的其它重要參數(shù)，如溫度、法向壓力、橡膠和道路的材料性能、表面粗糙度以及接地面的物理化學(xué)狀態(tài)等。摩擦系數(shù)模型的準(zhǔn)確程度，極大地影響著輪胎力學(xué)特性的研究精度。但由于試驗條件所限，目前仍未建立起較準(zhǔn)確的輪胎摩擦系數(shù)模型。Grosch的研究表明，在等溫條件下的曲線vsslog??呈“鈴形”(為滑動摩擦系數(shù))。對此Savko提出了一個經(jīng)驗式來進行描述。?s(6)??)(exp)(log22vvhmsomos????????式中，為靜摩擦系數(shù)；；是

10、對應(yīng)的速度。法向壓力Z對的影響?o??max??sm?vm?m?s可忽略。還可表示為及自由滾動(=0)摩擦系數(shù)的函數(shù)，即?svsvs?r(7))1(2vBvAssssrs?????式中，和為摩擦衰減系數(shù)。AsBSBakker等認(rèn)為胎面摩擦系數(shù)可表示為縱向滑移率的函數(shù)。該關(guān)系式中每一參數(shù)的物理意義明sx確，擬合精度高，被稱為“魔術(shù)”公式。(8)??)))(((sintantan11sssxXXsCCDCBA????????式中，A、B、C