摩擦力的研究與應(yīng)用畢業(yè)論文-文庫吧資料
2024-10-15 09:41本頁面
【正文】 , application. 摩擦力的研究與應(yīng)用 第 9 頁 共 14頁 , 9 如何計算摩擦力的大小和判斷摩擦力的方向？ 本報記者 李位華 高中物理教學(xué)中 “ 物體的受力分析 ” 是物理學(xué)中的難點，在三種性質(zhì)的力中， “ 彈力 ” 、 “ 摩擦力 ” 屬于高考熱點，而摩擦力大小的計算和方向的判斷是每年高考必考內(nèi)容之一，對物體的受力分析恰恰又是高一學(xué)生學(xué)習(xí)的難點。 [6] 全淑霞，汽車工程 [M]， 1991， 13(1)： 4347。 [3] Czichos H. Tribology. A Systems Approach to the Science and Technology of Friction, Lubrication and Wear. 2nd ed[M.]. Elsevier, 1979 [4] 郭孔輝，汽車操縱動力學(xué) [M]，吉林科學(xué)技術(shù)出版社， 1991， 6587。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，摩擦學(xué)的理論和應(yīng)用必將由宏觀進入微觀，由靜態(tài)進入動態(tài)，由定性進入定量，成為系統(tǒng)綜合研究的領(lǐng)域．今天，摩擦學(xué)研究已經(jīng)深入到更為廣闊的領(lǐng)域，除了在摩擦與磨損機理、潤滑理論、摩擦學(xué)測試技術(shù)和設(shè)備工況檢測技術(shù)，以及減摩耐磨材料研究等傳統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)摩擦學(xué)研究得到進一步發(fā)展外，而且在以往未曾達到的技術(shù)領(lǐng)域，例如太空領(lǐng)域、微觀領(lǐng)域、生命科學(xué)等，亦形成了 新的研究方向和學(xué)科分支，并對推動這些領(lǐng)域的科學(xué)進步做出了貢獻．遵循科學(xué)發(fā)展的客觀規(guī)律， 參考文獻 [1] 漆安慎，杜嬋英， [M]力學(xué)，高等教育出版社， 。 1. 摩擦力的研究現(xiàn)狀與前景 摩擦學(xué)是一門十分復(fù)雜的學(xué)科，迄今發(fā)現(xiàn)的與摩擦有關(guān)的因素多達上百個．在一般的基礎(chǔ)物理教材中很少談及摩擦的起因和本質(zhì)問題，只給出一些經(jīng)驗規(guī)律．事 實上目前也確實還沒有建立起十分成熟的摩擦理論，摩擦問題一直是科學(xué)技術(shù)研究領(lǐng)域的一個重要課題。顯然建立準(zhǔn)確的輪胎摩擦模型是實現(xiàn)對汽車動力學(xué)特性控制的重要保障。為防止冰雪面輪胎的大規(guī)?；粕踔量辙D(zhuǎn)或掉尾現(xiàn)象，應(yīng)建立包括胎面撓性和表面特征等參數(shù)的力學(xué)模型和熱模型，為優(yōu)化輪胎結(jié)構(gòu)和選材創(chuàng)造條件。 (5)研究滑移機理對 EHL 的影響，進而建立準(zhǔn)確的牽引力 — 滑移模型具有極其重要的意義，因為牽引力的控制實質(zhì)取決于對濕路面上輪胎牽引特性準(zhǔn)確預(yù)測的能力。 (4)對 EHL 牽引問題，應(yīng)就 partial— EHL 問題作大量的理論和試驗研究工作，以找到一個處理不同形式 EHL 問題 (慣性、粘性和 micro— EHL)的統(tǒng)一方法，最終研究出降低潤滑作用的機 理。 (2)對干燥路面牽引力的摩擦學(xué)彈性問題做出數(shù)學(xué)分析，研究開發(fā)一種簡單實用的熱模型，并作為子模型應(yīng)用于摩擦學(xué)分析中。急待研究的主要課題如下： (1)建立輪胎的彈性響應(yīng)模型。在過去近 30 年中，橡膠粘著和干摩擦的研究取得了相當(dāng)進展，還包括滾動接觸力學(xué)、潤滑理論各個分支的研究都取得了長足進步?？梢钥隙?，駕駛員的正確操縱對降低輪胎磨損有重要影響。文獻中關(guān)于胎面磨損的研究課題主要包括橡膠磨損機理；輪胎結(jié)構(gòu)和操縱 (速度、轉(zhuǎn)彎、制動 )激烈程度等對磨損的影響；對胎面磨損隨行程的增加以回歸函數(shù)的形式進行非因果關(guān)系的描述。由于不同機理產(chǎn)生的牽引力大小受工作條件的影響，所以沒有一個單一的辦法可在所有工作條件下均獲得最大牽引力值。較高溫度會使壓實雪面上形成一層水膜，從而大大降低牽引力；而松散雪地上較高溫度可使雪更快地被車輛輾散。其中輪胎參數(shù)對雪地牽引力的產(chǎn)生及控制極為重要，它包括胎面花紋、胎面膠和骨架結(jié)構(gòu)。并從摩擦學(xué)角度系統(tǒng)地分析了速度、法向載荷、材料性能和冰本體溫度等對牽引力的影響，認(rèn)為建立涉及輪胎撓性、胎面結(jié)構(gòu)和路面粗糙度的冰面牽引力模型更具有實際意義。隨著溫度繼續(xù)升高，冰層將更易屈服而導(dǎo)致摩擦顯著下降。冰面上的摩擦強烈地依賴溫度。 冰雪路面輪胎的摩擦和潤滑也是輪胎摩擦學(xué)的重要內(nèi)容 [6]。對 EHL 效應(yīng)的建模取決于流體膜力和輪胎彈性力之間的相互關(guān)系。 Browne 對動力滑水的研究表明，動力滑水同其它 EHL 分析一樣，主要的問題是正確表達入口條件。目前，在理解滑水現(xiàn)象上已取得顯著進展。而輪胎設(shè)計者必須仔細論證，以保證用于排水和降低潤滑作用的胎面溝紋沒有起到同軸承型槽一樣的作用，這就要求對輪胎的表面變形作詳細分析。其中，胎面溝紋對濕路牽引的作用是顯而易見的，但其作用機理卻鮮為人知。濕路面上輪胎的摩擦試驗數(shù)據(jù)，提供了有關(guān)輪胎牽引力的各種重要影響因素的許多有用資料。粘性滑水的產(chǎn)生速度均低于動力滑水。在潮濕或下著毛毛雨的天氣中，路面上可能有層極薄 (厚度小于 mm)的水膜，但該層薄膜產(chǎn)生的彈流動力效應(yīng)就足以使胎面和路面間脫離接觸 。胎面這樣大程度地向內(nèi)翹曲，可認(rèn)為是 EHL 的結(jié)果。 動力滑水現(xiàn)象是高速時輪胎在水膜覆蓋路面上產(chǎn)生的一種流體動力效應(yīng)。 EHL 產(chǎn)生的機理一般可分為 3 種：動力滑水 (dynamic hydroplaning)、粘性滑水(viscous hydroplaning)和微彈流潤滑 (microEHL)。在潮濕路面上， EHL 的產(chǎn)生是汽車牽引力大打折扣的主要原因。建立熱模型大體有兩種方法：一是 實測法，此法由于接觸型測溫測點有限，而非接觸型測溫又只能測定表面溫度，因此局限性很大，難以全面掌握輪胎整體溫度分布；二是數(shù)值模擬法，對輪胎溫度場的數(shù)值模擬多采用有限差分法和有限元法 (FEA)。但速度較高時，摩擦熱使溫度升高很快，傳熱的非穩(wěn)態(tài)性強烈地影響著摩擦系數(shù)的瞬值，這對著陸的飛機、急拐彎的汽車及冰雪路面上的車輛來講是極為重要的。為了 數(shù)值分析的方便，一般可將接地面形狀簡化為矩形或橢圓形 Van Zanten 等研究了接地面內(nèi)輪胎與路面間的切向力分布，認(rèn)為切向力的分布與輪胎的水平縱向彈性變形有關(guān)。接地面模型直接影響著輪胎摩擦學(xué)的研究。制動與驅(qū)動聯(lián)合工況下， Pacejka 建議采用下式求 ? )1( 2BA ssrs ??? ?? (9) 式中； 22 ssxxS ??； A、 B 為待定系數(shù)。該關(guān)系式中每一參數(shù)的物理意義明確，擬合精度高，被稱為“魔術(shù)”公式。 ?s還可表示為 vs 及自由滾動 (vs =0)摩擦系數(shù) ?r的函數(shù)，即 )1( 2vBvA ssssrs ??
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