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本帖最后由 zerowing 于 2013-4-23 16:37 编辑
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3 L* P9 J& N4 U! m, \6 w8 M# W之前的一个关于小车运行中消耗功率的问题引起热议。以致众多大侠现身。2 G1 A: f& l" d" Z
不过这个问题还是有需要研究和指名的部分的。这里谈一谈。
, u. n3 U$ N& j* W首先，还原问题。- K E5 a5 O a6 d
整体质量：1500kg 匀速状态运行速度：160m/min 接触形式：钢队钢滚动
) I/ U% I8 j& p' | r; n3 Y& ?5 G1 v. |其他条件：未知
2 E3 d: s4 J5 S% A$ ~) w8 d6 {（PS：当开始写之后，笔者才发现，光讨论摩擦形式的问题,篇幅就很长了，因此决定分开来讨论。首先是摩擦形式的讨论。）- \% z* U* {3 T5 e3 X
9 e: _* ^+ u. o关于滚动摩擦和滑动摩擦" Q0 x: R+ N- j: s! W$ n: x
+ x7 m- V8 p+ Q首先，这里必须说明，滚动摩擦和滑动摩擦的性质是不一样的。因此，把滑动摩擦定义为无限大曲率半径下的滚动摩擦是不对的。而且原则上讲，我们在谈滚动摩擦的时候其研究前提就是纯滚动无滑动。这一点请大家必须明确。
. h6 M& `/ s! N j3 h3 ?* R1 O: }+ q那么分开说：% d/ ]) D% ]' S
滑动摩擦：滑动摩擦的三个要素点分别是：相对滑动、接触面挤压、存在表面粗糙度。! Y R, ]5 B% T
8 u, `; G# P+ s相对滑动：这里指出了滑动摩擦的性质，滑动摩擦是一种被动力，即只有先产生了相对运动，才有滑动摩擦。换句话说，滑动摩擦力永远都是一个与运动方向相反的力，也就是永远的阻力。( c9 b5 Q4 Y. G
$ q( Q# E i- z; B+ C9 [- P" `9 d( Y& K接触面挤压：这里强调两点。一是两物体接触，不接触无摩擦。二是两物体因为外力作用产生挤压变形。4 y) y: A+ Q1 I Q
+ y ?9 p, V! W+ C1 R3 E表面粗糙度：这个不做说明了。但是这里需要强调的一点是，绝对光滑的表面不会产生滑动摩擦力。这点切忌。
y5 Q) z# w/ a" M {滑动摩擦力与接触面积大小无关、与物体运动速度无关。4 Z% Y1 Z* M4 `. t7 g
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9 B3 Z6 k" E2 |+ S, J$ p3 V2 Q- m( \滚动摩擦：滚动摩擦力的实质是滚动体与接触面因为产生挤压变形，而形成的倾翻阻力。（但不仅限于挤压形变）。从本质上讲，我们通常研究的滚动摩擦力是静摩擦力的积分形式，必须说明，静摩擦力在这里的作用是稳定瞬心，但也是产生倾翻阻力矩的原因，这点上我与度娘百科的分歧很大。滚动摩擦的三个要素点：接触且挤压、相对滚动（倾翻）、接触面粗糙。1 E: T& u+ h) v- j+ |" [
# D; B8 G4 W# ~! j: J相对滚动（倾翻）：这点是滚动与滑动的最大区分点。换句话说，滚动摩擦力是一种阻碍物体翻转的力。他阻碍的是物体的滚动（翻转）趋势。而从另一个角度对比说。我们研究滑动摩擦，研究的是质点的力等效平移后的力平衡关系。我们研究滚动摩擦，研究的是物体的力等效平移后的力矩平衡关系。这是区别对待滑动摩擦和滚动摩擦的关键。
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3 T! d+ \" }( A# H: o+ [; m接触且挤压：虽然要素相同，但是性质不同。滑动摩擦的挤压力本身不产生阻碍运动的效果（正压力与滑动摩擦力垂直）；滚动摩擦的挤压产生阻碍水平运动的效果（支撑力必然产生水平分力，如附图。静摩擦力产生反扭矩）。3 e$ c& M6 p! D
9 u, o' |: p/ D1 F. m6 v接触面粗糙：这个在前面有提到。即，滚动摩擦产生的前提是存在静摩擦，因此需要接触面粗糙。这里特别指出：在光滑表面，滚动的物体会停在原地转动（但没有水平位移），而水平移动的物体会保持速度水平移动。这就是滚动摩擦力和滑动摩擦力的表象区别。
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逍遥曾有一句话形容滚动摩擦，我认为是很贴切的。就是“滚动摩擦可以看成是无限边数的正多边形滚动。其滚动摩擦系数就是其单边边长的一半”。这里请参考我附图中的演变过程。这也从一个侧面证明，滚动和滑动的产生机理不同，不能把滑动摩擦看成是曲率半径无限大的滚动摩擦。0 |0 {# f- f* e6 u( K" ~
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先说这么多，欢迎大家讨论。3 p2 v( Q# C& `- t1 S
(感谢鹰大的加分和点亮） |
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发表于 2013-4-23 16:04:13
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