摩擦力學(xué)

(1)定義: 　 當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力叫滑動(dòng)摩擦力(2)研究滑動(dòng)摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)系的實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)時(shí)為什么要用彈簧秤拉木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)"_blank" href="/item/滑動(dòng)摩擦力/721176" data-lemmaid="721176">滑動(dòng)摩擦力大小與物體運(yùn)動(dòng)的快慢無關(guān),與物體間接觸面積大小無關(guān)。 　(5)研究實(shí)際問題時(shí),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(gè)物體如果發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí),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(dòng)趨勢，而又未發(fā)生相對滑動(dòng)，則它們接觸面之間出現(xiàn)的阻礙發(fā)生相對滑動(dòng)的力，謂之“靜摩擦力”。

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(gè)問題的科學(xué)稱為摩擦學(xué)，它是機(jī)械制造的一個(gè)分科學(xué)固體摩擦。 　 兩個(gè)固體面互相摩擦。假如兩個(gè)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(huì)造成磨損。在不使用潤滑劑或潤滑劑失效的情況下會(huì)造成固體摩擦。 　混合摩擦 　在潤滑劑不夠或運(yùn)動(dòng)的開始會(huì)出現(xiàn)混合摩擦。這時(shí)摩擦面部分地區(qū)會(huì)直接接觸?；旌夏Σ猎斐傻哪p比固體摩擦要小。在長時(shí)間運(yùn)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(gè)運(yùn)動(dòng)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(gè)運(yùn)動(dòng)面不直接接觸。雖然如此通過運(yùn)動(dòng)面與潤滑劑的分子之間的摩擦依然會(huì)有很小的磨損。

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(shí)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(gè)事實(shí)。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(rèn)為靜摩擦力實(shí)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(jī)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(dòng)摩擦、滾動(dòng)摩擦、滾壓摩擦和轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)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(gè)固體表面流動(dòng)，其流速會(huì)受摩擦力的影響而降低。固體表面的構(gòu)造對這個(gè)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(gè)相對于一個(gè)流體運(yùn)動(dòng)的物體受到阻力。這個(gè)阻力與它的運(yùn)動(dòng)方向相反。在層流的情況下這個(gè)阻力與它的速度成比例，在紊流中這個(gè)阻力與它的速度的平方成比例。有時(shí)一個(gè)物體同時(shí)受到阻力和摩擦力，比如一輛汽車在運(yùn)動(dòng)時(shí)既受到空氣的阻力也受到其輪胎的滾動(dòng)摩擦。

1)定義：兩個(gè)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(yùn)動(dòng)時(shí)。就會(huì)在接觸面上產(chǎn)一種阻礙相對運(yùn)動(dòng)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(gè)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(yùn)動(dòng)趨勢或相對運(yùn)動(dòng)。 　1、摩擦力 ?。?）兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們做相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對運(yùn)動(dòng)的力，這種力叫做摩擦力。 ?。?）影響滑動(dòng)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(shí)，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大；在壓力大小相同時(shí)，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。 　2、摩擦分類 　（1）滑動(dòng)摩擦：一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦，此時(shí)摩擦力的方向與物體相對運(yùn)動(dòng)的方向相反。 ?。?）滾動(dòng)摩擦：一個(gè)物體對在它表面上滾動(dòng)的物體產(chǎn)生的摩擦，滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦小得多。 　（3）靜摩擦：一個(gè)物體相對于另一個(gè)物體來說，有相對運(yùn)動(dòng)趨勢，但沒有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)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(huì)運(yùn)動(dòng)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(dòng)代替滑動(dòng)；（因?yàn)闈L動(dòng)摩擦遠(yuǎn)小于滑動(dòng)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(shí)，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(gè)“有利”和“有害”摩擦的實(shí)例，并說明增大和減小摩擦力的方法。 ?。?）“有利”摩擦：_剎車時(shí)用力捏手剎____________________________________； 　增大摩擦的方法：________________________用大力_____________； ?。?）“有害”摩擦_______________________車輪與車軸的摩擦______________； 　減小摩擦的方法：________________________涂潤滑油_____________。

固體表面之間的摩 擦力的來因有兩個(gè)：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?dòng)摩擦 　F=mucdotF_N 　滑動(dòng)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(dòng)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(dòng)研究中的熱點(diǎn)問題之一,但目前主要集中于滑動(dòng)摩擦特性的揭示。本項(xiàng)目申請?jiān)噲D建立測試節(jié)理巖體動(dòng)摩擦全過程中聲發(fā)射和產(chǎn)熱等物理力學(xué)特性的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，即基于大口徑的Hopkinson壓桿（SHPB）試驗(yàn)裝置研制多點(diǎn)聲發(fā)射和多點(diǎn)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(dòng)摩擦這一動(dòng)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(dòng)特性對摩擦強(qiáng)度的影響。該研究對于地震機(jī)制的認(rèn)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(shí)用意義。

巖石節(jié)理面動(dòng)摩擦特性的研究是地震預(yù)測的研究熱點(diǎn)之一，本項(xiàng)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(jìn)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(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)合桿束系統(tǒng)的節(jié)理滑移實(shí)驗(yàn)技術(shù)、基于小波分析的多點(diǎn)聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)技術(shù)、多點(diǎn)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(dòng)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(bào)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(dòng)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(jìn)行了弛豫-擴(kuò)散特性研究，驗(yàn)證了該模型的適用性。此類研究國內(nèi)外尚無報(bào)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(dòng)摩擦性能進(jìn)行了較系統(tǒng)研究，探討了節(jié)理細(xì)微觀形態(tài)、節(jié)理面夾雜物對動(dòng)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(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)、細(xì)觀沖擊實(shí)驗(yàn)等從細(xì)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(dòng)力學(xué)性能的較系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)技術(shù)。相關(guān)技術(shù)國內(nèi)外尚無報(bào)導(dǎo)。 2100433B

摩擦輪摩擦輪傳動(dòng)的工作原理

摩擦輪傳動(dòng)是由兩個(gè)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(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(dòng)的傳動(dòng)比

主動(dòng)輪1與從動(dòng)輪2相互壓緊后，在接觸處P點(diǎn)產(chǎn)生壓緊力，當(dāng)主動(dòng)輪1逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦力即帶動(dòng)從動(dòng)輪2順時(shí)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(diǎn)的圓周速度應(yīng)相等，即v₁=v₂（m/s）。如圖《摩擦輪傳動(dòng)比》所示。

因?yàn)関₁=πD₁n₁/1000×60、v₂=πD₂n₂/1000×60

所以 i₁₂=n₁/n₂=D₂/D₁

式中 i₁₂——兩摩擦輪的傳動(dòng)比；

n₁——主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速（r/min）；

n₂——主、從動(dòng)輪的直徑（mm）。

摩擦輪摩擦輪傳動(dòng)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(dòng)，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(dòng)功率。但易發(fā)熱與磨損，傳動(dòng)效率較低，對加工和安裝要求較高。適用于鉸車驅(qū)動(dòng)裝置等機(jī)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(jì)安裝時(shí)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(jī)。

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(jī)等。

摩擦輪摩擦輪傳動(dòng)的特點(diǎn)

1）結(jié)構(gòu)簡單、制造容易。

2）過載時(shí)打滑，能夠保護(hù)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(yùn)轉(zhuǎn)中存在滑動(dòng)、傳動(dòng)效率低、傳動(dòng)比不能保持準(zhǔn)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(dòng)力不大的場合。

摩擦輪摩擦輪傳動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)

由于摩擦傳動(dòng)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(diǎn)：（1）制造簡單、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲很小。（2）過載時(shí)發(fā)生打滑，故能防止機(jī)器中重要的零件損壞。（3）能無極的改變傳動(dòng)比。

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