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標題: 小車功率問題的延伸（摩擦部分） [打印本頁]
作者: zerowing    時間: 2013-4-23 16:04
標題: 小車功率問題的延伸（摩擦部分）
本帖最后由 zerowing 于 2013-4-23 16:37 編輯 9 b# F1 R6 ^" b# |4 _! Q7 ?+ e. G9 j
( J! M' a/ `; ?
之前的一個關于小車運行中消耗功率的問題引起熱議。以致眾多大俠現(xiàn)身。7 h  o0 \( b5 z9 Y% B) q: d5 ?
不過這個問題還是有需要研究和指名的部分的。這里談一談。% Z5 w, ?* s- M! L1 c8 Y: a
首先，還原問題。
  \+ `2 q9 I9 h. j! |4 P5 a! _整體質量：1500kg           勻速狀態(tài)運行速度：160m/min              接觸形式：鋼隊鋼滾動$ l- D0 t" l0 M; U$ P* w1 a
其他條件：未知2 `) e, b4 w( T9 c+ b' Z
（PS：當開始寫之后，筆者才發(fā)現(xiàn)，光討論摩擦形式的問題,篇幅就很長了，因此決定分開來討論。首先是摩擦形式的討論。）: s7 q* _) m! M, x
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關于滾動摩擦和滑動摩擦
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7 c% x4 x* A7 d' F首先，這里必須說明，滾動摩擦和滑動摩擦的性質是不一樣的。因此，把滑動摩擦定義為無限大曲率半徑下的滾動摩擦是不對的。而且原則上講，我們在談滾動摩擦的時候其研究前提就是純滾動無滑動。這一點請大家必須明確。
/ I% D9 n" o. {8 Y" y5 N那么分開說：
: P% @( |0 T" t( w6 i+ i滑動摩擦：滑動摩擦的三個要素點分別是：相對滑動、接觸面擠壓、存在表面粗糙度。
" a% ~% L, ~0 E( v( S
1 _3 Q/ W. x9 L; i1 f. f相對滑動：這里指出了滑動摩擦的性質，滑動摩擦是一種被動力，即只有先產生了相對運動，才有滑動摩擦。換句話說，滑動摩擦力永遠都是一個與運動方向相反的力，也就是永遠的阻力。
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# ]* }  I( |. }" t, l接觸面擠壓：這里強調兩點。一是兩物體接觸，不接觸無摩擦。二是兩物體因為外力作用產生擠壓變形。( b* Y  D" s5 [) o4 T9 a  X' p7 [- v2 r
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表面粗糙度：這個不做說明了。但是這里需要強調的一點是，絕對光滑的表面不會產生滑動摩擦力。這點切忌。
% Q% O( C: R! G滑動摩擦力與接觸面積大小無關、與物體運動速度無關。1 r  X- E/ g8 k0 x9 f
) }8 I7 c2 x" ^# P& {( w+ ]

( W; N5 i( u4 p% }滾動摩擦：滾動摩擦力的實質是滾動體與接觸面因為產生擠壓變形，而形成的傾翻阻力。（但不僅限于擠壓形變）。從本質上講，我們通常研究的滾動摩擦力是靜摩擦力的積分形式，必須說明，靜摩擦力在這里的作用是穩(wěn)定瞬心，但也是產生傾翻阻力矩的原因，這點上我與度娘百科的分歧很大。滾動摩擦的三個要素點：接觸且擠壓、相對滾動（傾翻）、接觸面粗糙。
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相對滾動（傾翻）：這點是滾動與滑動的最大區(qū)分點。換句話說，滾動摩擦力是一種阻礙物體翻轉的力。他阻礙的是物體的滾動（翻轉）趨勢。而從另一個角度對比說。我們研究滑動摩擦，研究的是質點的力等效平移后的力平衡關系。我們研究滾動摩擦，研究的是物體的力等效平移后的力矩平衡關系。這是區(qū)別對待滑動摩擦和滾動摩擦的關鍵。5 f; x* a" H7 c) W5 A
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接觸且擠壓：雖然要素相同，但是性質不同。滑動摩擦的擠壓力本身不產生阻礙運動的效果（正壓力與滑動摩擦力垂直）；滾動摩擦的擠壓產生阻礙水平運動的效果（支撐力必然產生水平分力，如附圖。靜摩擦力產生反扭矩）。* i0 a$ P- z9 O$ ?0 e
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接觸面粗糙：這個在前面有提到。即，滾動摩擦產生的前提是存在靜摩擦，因此需要接觸面粗糙。這里特別指出：在光滑表面，滾動的物體會停在原地轉動（但沒有水平位移），而水平移動的物體會保持速度水平移動。這就是滾動摩擦力和滑動摩擦力的表象區(qū)別。
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2 c9 w6 `! l. Q$ m7 C  `/ ]: W, ~' [5 e逍遙曾有一句話形容滾動摩擦，我認為是很貼切的。就是“滾動摩擦可以看成是無限邊數(shù)的正多邊形滾動。其滾動摩擦系數(shù)就是其單邊邊長的一半”。這里請參考我附圖中的演變過程。這也從一個側面證明，滾動和滑動的產生機理不同，不能把滑動摩擦看成是曲率半徑無限大的滾動摩擦。
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: H; u% A) Y  I& a% r# p先說這么多，歡迎大家討論。9 V4 H$ a( d7 ]* E
(感謝鷹大的加分和點亮）
作者: zerowing    時間: 2013-4-23 16:04
抱歉：占二樓以作數(shù)據(jù)計算掩飾欄。請見諒。
作者: の小南灬    時間: 2013-4-23 16:28
提示: 作者被禁止或刪除 內容自動屏蔽
作者: lyeen    時間: 2013-4-23 17:17
很好的一堂摩擦學課，通俗易懂！看完下課。。。。。。
作者: zerowing    時間: 2013-4-24 10:29
由于時間間隔問題，已經(jīng)不能更改原帖內容，現(xiàn)在把新圖補上。
3 O" y) s. h! r) w! L
作者: pacelife    時間: 2013-4-24 10:55
很奇怪你的滾動摩擦系數(shù)是其單邊邊長的一半這個結論是從哪里來的
作者: 前景錢    時間: 2013-4-24 11:06
看來還要加深內功啊。
作者: 智諧于心    時間: 2013-4-24 16:50
細節(jié)是比較后要的，小中見大啊
作者: zhuxuwei8    時間: 2013-4-25 21:12
呵呵，坐等后文。。。
作者: 子子61961    時間: 2013-4-27 08:32
本帖最后由 子子61961 于 2013-4-27 09:34 編輯 : F* s) E) }4 s0 p0 B

; e* H  ~9 Z7 N- z# K5 P頂一下。謝謝樓主的熱心分享~
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樓主提到的多邊形近似，非常形象，第一次接觸。
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以前在書店里看到過摩擦學的書，翻了幾次，感覺挺難的。
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作者: jeffhu2006    時間: 2013-4-27 11:12
提示: 作者被禁止或刪除 內容自動屏蔽
作者: 終結2013    時間: 2013-4-28 08:52
最近我也開始回去翻書看摩擦這塊了，為了能理解滾動摩擦這塊，我是這么讓自己理解的，滾輪與平面擠壓滾動，導致滾輪與平面擠壓前端擠壓出擠壓物，使?jié)L輪前行受阻，然后導致摩擦阻力，當然這個擠壓變形是微觀的，實際上沒畫上去的那么夸張，也就像樓主說的，擠壓點與變形點的距離也就多邊形的那條邊的距離。[attach]281557[/attach]這個解釋如有不足之處，還望各位師傅指教批評，讓我可以有學習的機會。非常感謝。
作者: 天天工作室    時間: 2013-4-28 11:35
謝謝大俠的詳細講解，大俠是老師吧？
作者: lodycen    時間: 2013-6-8 20:50
學習了& Z" g/ V6 D4 E+ }, ~  h7 D
謝謝樓主分享
作者: jiuduan    時間: 2013-6-8 21:19
很好！贊一個！- f4 \) i5 D4 c
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如果全國的技術人員都象樓主這樣較真，中國就真的有希望了。
作者: woainiycj    時間: 2013-6-16 15:09
學些了啊
作者: 739046455    時間: 2014-12-2 14:24
感謝分享啊，受教咯



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