摩擦力學(xué)滑動摩擦力

(1)定義: 　 當(dāng)一個物體在另一個物體表面上滑動時產(chǎn)生的摩擦力叫滑動摩擦力(2)研究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)系的實驗:實驗時為什么要用彈簧秤拉木塊做勻速直線運動"_blank" href="/item/滑動摩擦力/721176" data-lemmaid="721176">滑動摩擦力大小與物體運動的快慢無關(guān),與物體間接觸面積大小無關(guān)。 　(5)研究實際問題時,為了簡化往往采用“理想化”的做法,如某物體放在另一物體的光滑的表面上,這“光滑”就意味著兩個物體如果發(fā)生相對運動時,它們之間沒有摩擦。 　靜摩擦力 　若兩相互接觸且相互擠壓，而又相對靜止的物體，在外力作用下如只具有相對滑動趨勢，而又未發(fā)生相對滑動，則它們接觸面之間出現(xiàn)的阻礙發(fā)生相對滑動的力，謂之“靜摩擦力”。

1)定義：兩個互相接觸的物體，當(dāng)它們要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生相對運動時。就會在接觸面上產(chǎn)一種阻礙相對運動的力,這種力就叫做摩擦力。 (2)物體之間產(chǎn)生摩擦力必須要具備以下三個條件: 　第一,物體間相互接觸、擠壓（產(chǎn)生壓力） 　第二,物體接觸面粗糙 　第三,物體間有相對運動趨勢或相對運動。 　1、摩擦力 ?。?）兩個相互接觸的物體，當(dāng)它們做相對運動時，在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力，這種力叫做摩擦力。 ?。?）影響滑動摩擦力大小的因素：壓力的大小和接觸面的粗糙程度。在接觸面的粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；在壓力大小相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。 　2、摩擦分類 ?。?）滑動摩擦：一個物體在另一個物體表面上滑動時產(chǎn)生的摩擦，此時摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反。 ?。?）滾動摩擦：一個物體對在它表面上滾動的物體產(chǎn)生的摩擦，滾動摩擦比滑動摩擦小得多。 ?。?）靜摩擦：一個物體相對于另一個物體來說，有相對運動趨勢，但沒有相對運動時產(chǎn)生的摩擦，它隨推力的增大而增大，但不是無限地增大，當(dāng)推力增大到超過最大靜摩擦?xí)r，物體就會運動起來。 　3、增大有益摩擦的方法，把接觸面弄粗糙些或增大壓力。 　減小有害摩擦的方法是： ?。?）用滾動代替滑動；（因為滾動摩擦遠小于滑動摩擦） ?。?）把接觸面做光滑些，或用油膜或氣墊等把相互摩擦的物體彼此隔開。 　例6、觀察自行車，它在工作時，有些地方的摩擦是有益的，有些地方的摩擦是有害的。分別舉出自行車一個“有利”和“有害”摩擦的實例，并說明增大和減小摩擦力的方法。 　（1）“有利”摩擦：_剎車時用力捏手剎____________________________________； 　增大摩擦的方法：________________________用大力_____________； 　（2）“有害”摩擦_______________________車輪與車軸的摩擦______________； 　減小摩擦的方法：________________________涂潤滑油_____________。

摩擦力與相互摩擦的物體有關(guān)，因此物理學(xué)中對摩擦力所做出的描述不一般化，也不象對其它力那精確。事實上，只有在忽略摩擦力的情況下人們才能引出力學(xué)中的基本定律。 雖然如此摩擦力是世界上的一個事實。沒有摩擦力的話鞋帶無法系緊，螺絲釘和釘子無法固定物體。 　摩擦力內(nèi)最大的區(qū)分是靜摩擦力與其它摩擦力之間的區(qū)別。有人認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，將機械能轉(zhuǎn)化為熱能并提高熵。 　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“用液體或氣體（即流體）摩擦來代替固體摩擦”來工作的。 　假如潤滑劑、液體或氣體沿一個固體表面流動，其流速會受摩擦力的影響而降低。固體表面的構(gòu)造對這個摩擦力的影響比較小，最主要的是流體的橫截面面積。其原因是不僅在流體與固體的交面有摩擦力，流體內(nèi)部不同的層之間也有內(nèi)部摩擦，流體離固體表面的距離不同，其流速也不同。 　一個相對于一個流體運動的物體受到阻力。這個阻力與它的運動方向相反。在層流的情況下這個阻力與它的速度成比例，在紊流中這個阻力與它的速度的平方成比例。有時一個物體同時受到阻力和摩擦力，比如一輛汽車在運動時既受到空氣的阻力也受到其輪胎的滾動摩擦。

在工程技術(shù)中人們往往通過施加潤滑劑的方法來減少摩擦，研究這個問題的科學(xué)稱為摩擦學(xué)，它是機械制造的一個分科學(xué)固體摩擦。 　 兩個固體面互相摩擦。假如兩個固體面的材料選擇不當(dāng)或它們之間相互施加的壓力非常大的話，那么固體摩擦就會造成磨損。在不使用潤滑劑或潤滑劑失效的情況下會造成固體摩擦。 　混合摩擦 　在潤滑劑不夠或運動的開始會出現(xiàn)混合摩擦。這時摩擦面部分地區(qū)會直接接觸?；旌夏Σ猎斐傻哪p比固體摩擦要小。在長時間運行的狀態(tài)下應(yīng)該避免混合摩擦，但往往在技術(shù)工程中混合摩擦被容忍。 　液體摩擦 　假如兩個運動面之間有一層完整的潤滑劑的話，那么它們之間的摩擦是液體摩擦，兩個運動面不直接接觸。雖然如此通過運動面與潤滑劑的分子之間的摩擦依然會有很小的磨損。

固體表面之間的摩 擦力的來因有兩個：固體表面的分子之間相互的吸引力（膠力）和它們之間的表面粗糙所造成的互相之間的卡住?；瑒幽Σ?　F=mucdotF_N 　滑動摩擦力總是比最大靜摩擦力要小。它由垂直于摩擦面的壓力FN和滑動摩擦系數(shù)

巖體摩擦本構(gòu)關(guān)系的研究是地震孕震及板塊滑動研究中的熱點問題之一,但目前主要集中于滑動摩擦特性的揭示。本項目申請試圖建立測試節(jié)理巖體動摩擦全過程中聲發(fā)射和產(chǎn)熱等物理力學(xué)特性的實驗技術(shù)，即基于大口徑的Hopkinson壓桿（SHPB）試驗裝置研制多點聲發(fā)射和多點紅外測溫系統(tǒng)，從而探索節(jié)理巖體從波致（wave-induced）摩擦到慣性摩擦到滑動摩擦這一動摩擦全過程中聲頻和熱等信息的演化規(guī)律，由此建立由聲頻和熱信息定量描述巖體粘滑轉(zhuǎn)換的臨界狀態(tài)的方法。在此基礎(chǔ)上，研究界面振動特性對摩擦強度的影響。該研究對于地震機制的認識、對于水利工程、礦山工程和隧道工程中的微地震和巖爆研究、對于工程物探等領(lǐng)域有著十分重要的實用意義。

巖石節(jié)理面動摩擦特性的研究是地震預(yù)測的研究熱點之一，本項目研究對巖石節(jié)理面從“波致摩擦”到“慣性摩擦”階段的性能進行了系統(tǒng)的研究，對揭示地震的形成規(guī)律有重要的理論意義，所取得的主要成果如下：（1）基于平板斜撞擊、霍普金森桿束系統(tǒng)等沖擊動力學(xué)實驗裝置，結(jié)合桿束系統(tǒng)的節(jié)理滑移實驗技術(shù)、基于小波分析的多點聲發(fā)射實驗技術(shù)、多點紅外測溫技術(shù)等三類技術(shù)系統(tǒng)研究了巖石節(jié)理面從 “波致摩擦”向“慣性摩擦”性狀轉(zhuǎn)化的聲發(fā)射和產(chǎn)熱等物理力學(xué)特性。波致摩擦過程節(jié)理面局部具有較大的非均勻變形，這種非均勻性導(dǎo)致的局部破碎的動態(tài)發(fā)展影響節(jié)理面的摩擦特性；節(jié)理面滑移產(chǎn)生的聲發(fā)射信息主要集中在較高頻率范圍，例如在78.25~312.5kHz，而對應(yīng)的產(chǎn)熱的發(fā)展過程與聲發(fā)射基本一致，其溫度變化量級為0.01℃，主要集中在較低頻率范圍。此特性國內(nèi)外尚無報導(dǎo)。（2）基于廣義Dick定律形式，建立了研究節(jié)理巖體從“波致摩擦”到“慣性摩擦”到“滑動摩擦”的理論模型，應(yīng)用此模型對花崗巖、碳化硼粉末、碳化硼塊體等三類材料由于局部化變形導(dǎo)致的破裂發(fā)展規(guī)律進行了弛豫-擴散特性研究，驗證了該模型的適用性。此類研究國內(nèi)外尚無報導(dǎo)。（3）建立了巖石節(jié)理的多尺度離散元模型，對復(fù)雜節(jié)理界面動摩擦性能進行了較系統(tǒng)研究，探討了節(jié)理細微觀形態(tài)、節(jié)理面夾雜物對動摩擦性能的影響，形成了考慮顆粒破碎演化的較可靠的數(shù)值分析方法。(4)建立了壓剪聯(lián)合沖擊、真三軸靜載的巖石動態(tài)實驗、細觀沖擊實驗等從細微觀尺度到宏觀尺度的研究巖石節(jié)理復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下動力學(xué)性能的較系統(tǒng)的實驗設(shè)備和實驗技術(shù)。相關(guān)技術(shù)國內(nèi)外尚無報導(dǎo)。 2100433B

摩擦輪摩擦輪傳動的工作原理

摩擦輪傳動是由兩個相互壓緊的摩擦輪組成，利用兩輪直接接觸產(chǎn)生的摩擦力來傳遞運動和動力。分為外接圓柱式和內(nèi)接圓柱式兩種。

摩擦輪摩擦輪傳動的傳動比

主動輪1與從動輪2相互壓緊后，在接觸處P點產(chǎn)生壓緊力，當(dāng)主動輪1逆時針方向回轉(zhuǎn)時，摩擦力即帶動從動輪2順時針方向回轉(zhuǎn)。如果沒有出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，那么兩輪在P點的圓周速度應(yīng)相等，即v₁=v₂（m/s）。如圖《摩擦輪傳動比》所示。

因為v₁=πD₁n₁/1000×60、v₂=πD₂n₂/1000×60

所以 i₁₂=n₁/n₂=D₂/D₁

式中 i₁₂——兩摩擦輪的傳動比；

n₁——主、從動輪的轉(zhuǎn)速（r/min）；

n₂——主、從動輪的直徑（mm）。

摩擦輪摩擦輪傳動的類型

根據(jù)兩摩擦輪軸線的相對位置不同，摩擦輪可分為兩軸平行和兩軸相交兩種類型。

（1）兩軸平行有圓柱摩擦輪和槽形摩擦輪。

1）圓柱摩擦輪。結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，壓緊力大，分為外接式和內(nèi)接式。用于小功率傳動，如儀表調(diào)節(jié)裝置等。

2）槽形摩擦輪。因帶有角度為2β的槽，側(cè)面接觸，在同樣壓緊力的條件下，可以增大切向摩擦力，提高傳動功率。但易發(fā)熱與磨損，傳動效率較低，對加工和安裝要求較高。適用于鉸車驅(qū)動裝置等機械中。

（2）兩軸相交有圓錐摩擦輪和端面摩檫輪。

1）圓錐摩擦輪。設(shè)計安裝時應(yīng)保證軸線的相對位置正確，錐頂應(yīng)重合，分兩軸垂直與不垂直兩種。常用于大功率摩擦壓力機。

2）端面摩擦輪。結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，壓緊力大；易發(fā)熱與磨損，效率低；對加工、安裝要求高。分圓柱摩擦輪與圓錐摩擦輪兩種。用于摩擦壓力機等。

摩擦輪摩擦輪傳動的特點

1）結(jié)構(gòu)簡單、制造容易。

2）過載時打滑，能夠保護零件。

3）易于連續(xù)平緩地?zé)o級變速，具有較大的應(yīng)用范圍。

4）在運轉(zhuǎn)中存在滑動、傳動效率低、傳動比不能保持準確。

5）結(jié)構(gòu)尺寸較大，作用于軸和軸承上的載荷大，承受過載和沖擊能力差等，因而只適用于傳遞動力不大的場合。

摩擦輪摩擦輪傳動優(yōu)缺點

由于摩擦傳動是在摩擦力的作用下工作的，所以保持兩路案件相互壓緊，由壓緊力在接觸面間產(chǎn)生足夠的法向力是摩擦傳送的最基本條件。

優(yōu)點：（1）制造簡單、運行平穩(wěn)、噪聲很小。（2）過載時發(fā)生打滑，故能防止機器中重要的零件損壞。（3）能無極的改變傳動比。

缺點：（1）效率低。（2）當(dāng)傳遞同樣大的功率時，輪廓尺寸和作用在軸與軸承上的荷載都比齒輪傳動大。（3）不宜傳遞很大功率。（4）不能保持準確的傳動比。（5）干摩擦?xí)r磨損快、壽命低。（6）必須采用壓緊裝置。