|
|
本帖最后由 zerowing 于 2013-4-23 16:37 编辑 + _: \3 F' T8 W6 Z `! d5 ?
, j* {" h0 H$ K9 e2 Y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。. i) b) u- L4 p% D1 U* F
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。
' ^% ~ m2 ^( i9 e Q首先，还原问题。6 G8 N; S3 j; Q8 j0 X x6 N4 O
整体质量：1500kg 匀速状态运行速度：160m/min 接触形式：钢队钢滚动9 z4 Z6 a5 a' W5 S
其他条件：未知
* ?) Y- d: U4 i5 I（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。）
V: M* a# Q# e" j$ z# z1 ?% p4 |6 j8 S- n2 N; w
关于滚动摩擦和滑动摩擦
8 X0 l: }" F% |! C! A3 q- F5 r8 l! m) ~- {/ @2 V8 j0 i& Z
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。
7 t) \; W7 t* W* A: k那么分开说：) a. H; C) C3 y
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。
+ Q- [) D; Z. }$ K, u
. p4 J& E8 e1 p% F" v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。
' h0 J9 H/ G* v; Z! Z/ K8 [( r9 E
8 `9 u7 R# {9 N7 V* I# M% Q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。1 `0 n% K# [) z
7 J$ E2 A6 b- v- B: p" Z) J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。
3 W1 M! @* X; L滑动摩擦力与接触面积大小无关、与物体运动速度无关。1 c6 ~8 Z& q5 i5 V1 d3 C( s( J
! t9 s9 D% }& l5 H/ i5 E. N5 k" R! w+ B
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 n$ U3 f8 B9 d- j- b
. L* o' r! q; U# x$ C: q: Y8 ?2 w( N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。; X* K5 k( P R; Q, ]% C9 k; F
1 `( g6 q6 i t: x( x# i) r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）。0 C2 n: p u5 _' W5 L! k) d
2 H9 ~ d/ t* q5 M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。
/ a2 i G! A% W; {. `5 M8 b8 v3 A2 U
. Z2 M9 E# ]9 ~4 X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。
( Z i4 r* A6 U* D* x! J0 R0 R+ b; d/ |' Y4 a
先说这么多，欢迎大家讨论。
3 C2 M$ v9 i6 t5 b, `* L- h(感谢鹰大的加分和点亮） |
本帖子中包含更多资源
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册会员
x
评分
-
查看全部评分
|
发表于 2013-4-23 16:04:13
楼主
