理论力学第五章摩擦(Y)
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理论力学第五章摩擦(y)
目
CONTENCT
录
• 摩擦基本概念及分类 • 静摩擦 • 动摩擦 • 滚动摩擦 • 摩擦在工程中的应用与案例分析 • 总结与展望
01
摩擦基本概念及分类
摩擦定义与性质
摩擦定义
两个相互接触的物体在相对运动或相对运动趋势时，在接触面上 产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的现象。
动摩擦系数
动摩擦系数是描述动摩擦力与正压力之间 关系的物理量，用μ表示。动摩擦系数的大 小取决于接触面的材料、粗糙程度、温度、 湿度等因素。
VS
影响因素
影响动摩擦系数的因素包括接触面的材料 性质、表面粗糙度、温度、湿度、滑动速 度等。一般来说，表面越粗糙，动摩擦系 数越大；温度升高，动摩擦系数减小；湿 度增加，动摩擦系数也会减小。
02
静摩擦
静摩擦现象及条件
静摩擦现象
两个接触面在相对静止时，由于表面粗糙不 平，存在微小的凹凸部分相互啮合，使得一 个物体在另一个物体表面上滑动时需要克服 一定的阻力，这种阻力称为静摩擦力。
静摩擦条件
产生静摩擦必须满足以下条件：两物 体接触面粗糙不平；两物体间有正压 力；两物体间有相对运动趋势。
THANK YOU
感谢聆听
力的分解法
在某些情况下，可以将静摩擦力分解为两个分力，分别沿接触面的切向和法向方向。通过 求解这两个分力的大小和方向，可以确定静摩擦力的大小和方向。
力的合成法
当物体受到多个力的作用时，可以通过力的合成方法求解静摩擦力的大小和方向。首先， 将各个力按照平行四边形法则进行合成，得到合外力的大小和方向；然后，根据二力平衡 条件求解静摩擦力的大小和方向。
04
滚动摩擦
滚动摩擦现象及条件
滚动摩擦现象
当一物体在另一物体表面滚动时，由于接触面间的变形和粘附作用，会产生阻碍滚动的 力，即滚动摩擦力。
滚动摩擦条件
发生滚动摩擦必须满足两个条件，一是两物体间存在压力，二是物体间存在相对运动或 相对运动趋势。
滚动摩擦系数与影响因素
接触面粗糙度
接触面辆、机械等制动系统中，利用摩擦产生阻力 ，将动能转化为热能，从而实现减速停车。
密封件
利用摩擦实现密封件的密封效果，如O型圈、油 封等。
传动系统
在皮带传动、链条传动等机械传动中，依靠摩擦 传递动力和扭矩。
切削加工
在金属切削加工中，刀具与工件之间的摩擦是实 现材料去除的关键因素。
案例分析：汽车刹车系统中的摩擦问题
混合摩擦
发生在接触面间既有干摩擦又 有边界摩擦或流体摩擦时的摩 擦。
摩擦在工程中的应用
制动器设计
利用摩擦来消耗动能，实现制动或减速。
传动装置
利用摩擦来传递动力，如带传动、摩擦轮传动等。
轴承设计
减少轴承内部的摩擦，提高轴承的使用寿命和效率。
表面涂层
通过改变表面的物理和化学性质，减少摩擦和磨损，提高机械零件的耐用性。
复杂环境下的摩擦行为研究： 随着工程技术的不断发展，复 杂环境下的摩擦行为研究将成 为未来研究的热点，如高温、 低温、真空、辐射等极端环境 下的摩擦特性研究。
复杂环境下的摩擦行为研究： 随着工程技术的不断发展，复 杂环境下的摩擦行为研究将成 为未来研究的热点，如高温、 低温、真空、辐射等极端环境 下的摩擦特性研究。
刹车片与刹车盘的摩擦
汽车刹车时，刹车片与刹车盘之间产生摩擦，将车 辆的动能转化为热能，实现减速停车。
摩擦系数的变化
随着刹车片磨损和温度变化，摩擦系数会发生变化 ，影响制动性能。
摩擦热量的处理
刹车过程中产生的大量摩擦热需要及时散发，否则 会导致刹车失效。
案例分析：轴承中的滚动摩擦问题
80%
滚动体与滚道的摩擦
摩擦性质
摩擦是一种复杂的物理现象，涉及接触面的几何形状、材料性质 、表面粗糙度、温度、湿度等多种因素。
摩擦类型划分
01
02
03
04
干摩擦
发生在干燥、无润滑剂的接触 面上的摩擦。
边界摩擦
发生在接触面间有极薄润滑膜 时的摩擦，此时摩擦系数较大 且不稳定。
流体摩擦
发生在接触面间完全被润滑油 膜隔开的摩擦，此时摩擦系数 较小且稳定。
材料性质
不同材料的滚动摩擦系数不同， 例如钢与钢之间的滚动摩擦系数 较小，而橡胶与钢之间的滚动摩
擦系数较大。
滚动摩擦系数
表示滚动摩擦力与法向载荷之比 ，它的大小与接触面的材料、粗 糙度、硬度、温度、湿度等因素
有关。
载荷大小
载荷增大时，滚动摩擦系数通常 减小。
温度和湿度
高温和高湿度条件下，滚动摩擦 系数通常会增大。
轴承中的滚动体（如钢球、滚子 等）在滚道上滚动时，会产生滚 动摩擦。
100%
润滑剂的作用
为了减少滚动摩擦，轴承中通常 会加入润滑剂，形成一层油膜， 减少滚动体与滚道之间的直接接 触。
80%
摩擦磨损与寿命
长期运行过程中，滚动体与滚道 之间的摩擦会导致磨损，进而影 响轴承的精度和寿命。
06
总结与展望
本章内容总结
动摩擦力计算方法
公式法
根据库仑摩擦定律，动摩擦力F等于正压力N与动摩擦系数μ的 乘积，即F=μN。此公式适用于一般情况的动摩擦力计算。
图表法
通过实验测定不同条件下的动摩擦系数，并绘制成图表。在实际应用中，可根 据接触面的材料和条件，从图表中查出相应的动摩擦系数，进而计算动摩擦力 。
经验公式法
针对某些特定情况或特定材料，可通过实验测定得到经验公式，用于计算动摩 擦力。这些经验公式通常考虑了多种因素的影响，因此具有较高的准确性。
03
动摩擦
动摩擦现象及条件
动摩擦现象
两个接触面在相对滑动时产生的阻碍滑动的力，称为动摩擦力。动摩擦力的大小与接触面的性质、正 压力以及相对滑动速度有关。
动摩擦条件
动摩擦力的产生需要满足以下条件：接触面之间存在正压力；接触面之间存在相对滑动；接触面之间 的粗糙程度足以引起摩擦。
动摩擦系数与影响因素
摩擦现象的描述与分类
介绍了摩擦现象的基本概念、分类及其 在工程实际中的应用。
摩擦力的数学模型
介绍了摩擦力的经典模型，如库仑摩 擦模型、静摩擦模型等，以及这些模
型的适用范围和局限性。
摩擦力的产生机理
详细阐述了摩擦力产生的物理和化学 机理，包括表面粗糙度、粘附力、变 形等因素。
摩擦对机械系统的影响
分析了摩擦对机械系统运动性能、稳 定性和寿命的影响，以及减小摩擦的 措施。
静摩擦系数与影响因素
静摩擦系数
静摩擦系数是描述两个接触面间静摩擦力大小的物理量，用符号μs表示。静摩擦系数与接触面的材料、粗糙度、 温度、湿度等因素有关。
影响因素
影响静摩擦系数的因素主要有以下几点：接触面材料性质；接触面的粗糙程度；接触面间的正压力；温度；湿度。
静摩擦力计算方法
二力平衡法
当物体处于静止或匀速直线运动状态时，作用在物体上的合外力为零。因此，可以通过分 析物体受力情况，利用二力平衡条件求解静摩擦力的大小和方向。
未来研究方向展望
01
02
03
04
复杂环境下的摩擦行为研究： 随着工程技术的不断发展，复 杂环境下的摩擦行为研究将成 为未来研究的热点，如高温、 低温、真空、辐射等极端环境 下的摩擦特性研究。
复杂环境下的摩擦行为研究： 随着工程技术的不断发展，复 杂环境下的摩擦行为研究将成 为未来研究的热点，如高温、 低温、真空、辐射等极端环境 下的摩擦特性研究。
滚动摩擦力计算方法
近似计算法
当物体在另一物体表面滚动时，可以近似认 为滚动摩擦力等于法向载荷与滚动摩擦系数 的乘积。
精确计算法
对于更精确的滚动摩擦力计算，需要考虑接 触面的变形、粘附作用等因素，通常需要使 用专业的力学分析软件或实验方法进行测量 和计算。
05
摩擦在工程中的应用与案例分析
摩擦在工程中的应用举例
目
CONTENCT
录
• 摩擦基本概念及分类 • 静摩擦 • 动摩擦 • 滚动摩擦 • 摩擦在工程中的应用与案例分析 • 总结与展望
01
摩擦基本概念及分类
摩擦定义与性质
摩擦定义
两个相互接触的物体在相对运动或相对运动趋势时，在接触面上 产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的现象。
动摩擦系数
动摩擦系数是描述动摩擦力与正压力之间 关系的物理量，用μ表示。动摩擦系数的大 小取决于接触面的材料、粗糙程度、温度、 湿度等因素。
VS
影响因素
影响动摩擦系数的因素包括接触面的材料 性质、表面粗糙度、温度、湿度、滑动速 度等。一般来说，表面越粗糙，动摩擦系 数越大；温度升高，动摩擦系数减小；湿 度增加，动摩擦系数也会减小。
02
静摩擦
静摩擦现象及条件
静摩擦现象
两个接触面在相对静止时，由于表面粗糙不 平，存在微小的凹凸部分相互啮合，使得一 个物体在另一个物体表面上滑动时需要克服 一定的阻力，这种阻力称为静摩擦力。
静摩擦条件
产生静摩擦必须满足以下条件：两物 体接触面粗糙不平；两物体间有正压 力；两物体间有相对运动趋势。
THANK YOU
感谢聆听
力的分解法
在某些情况下，可以将静摩擦力分解为两个分力，分别沿接触面的切向和法向方向。通过 求解这两个分力的大小和方向，可以确定静摩擦力的大小和方向。
力的合成法
当物体受到多个力的作用时，可以通过力的合成方法求解静摩擦力的大小和方向。首先， 将各个力按照平行四边形法则进行合成，得到合外力的大小和方向；然后，根据二力平衡 条件求解静摩擦力的大小和方向。
04
滚动摩擦
滚动摩擦现象及条件
滚动摩擦现象
当一物体在另一物体表面滚动时，由于接触面间的变形和粘附作用，会产生阻碍滚动的 力，即滚动摩擦力。
滚动摩擦条件
发生滚动摩擦必须满足两个条件，一是两物体间存在压力，二是物体间存在相对运动或 相对运动趋势。
滚动摩擦系数与影响因素
接触面粗糙度
接触面辆、机械等制动系统中，利用摩擦产生阻力 ，将动能转化为热能，从而实现减速停车。
密封件
利用摩擦实现密封件的密封效果，如O型圈、油 封等。
传动系统
在皮带传动、链条传动等机械传动中，依靠摩擦 传递动力和扭矩。
切削加工
在金属切削加工中，刀具与工件之间的摩擦是实 现材料去除的关键因素。
案例分析：汽车刹车系统中的摩擦问题
混合摩擦
发生在接触面间既有干摩擦又 有边界摩擦或流体摩擦时的摩 擦。
摩擦在工程中的应用
制动器设计
利用摩擦来消耗动能，实现制动或减速。
传动装置
利用摩擦来传递动力，如带传动、摩擦轮传动等。
轴承设计
减少轴承内部的摩擦，提高轴承的使用寿命和效率。
表面涂层
通过改变表面的物理和化学性质，减少摩擦和磨损，提高机械零件的耐用性。
复杂环境下的摩擦行为研究： 随着工程技术的不断发展，复 杂环境下的摩擦行为研究将成 为未来研究的热点，如高温、 低温、真空、辐射等极端环境 下的摩擦特性研究。
复杂环境下的摩擦行为研究： 随着工程技术的不断发展，复 杂环境下的摩擦行为研究将成 为未来研究的热点，如高温、 低温、真空、辐射等极端环境 下的摩擦特性研究。
刹车片与刹车盘的摩擦
汽车刹车时，刹车片与刹车盘之间产生摩擦，将车 辆的动能转化为热能，实现减速停车。
摩擦系数的变化
随着刹车片磨损和温度变化，摩擦系数会发生变化 ，影响制动性能。
摩擦热量的处理
刹车过程中产生的大量摩擦热需要及时散发，否则 会导致刹车失效。
案例分析：轴承中的滚动摩擦问题
80%
滚动体与滚道的摩擦
摩擦性质
摩擦是一种复杂的物理现象，涉及接触面的几何形状、材料性质 、表面粗糙度、温度、湿度等多种因素。
摩擦类型划分
01
02
03
04
干摩擦
发生在干燥、无润滑剂的接触 面上的摩擦。
边界摩擦
发生在接触面间有极薄润滑膜 时的摩擦，此时摩擦系数较大 且不稳定。
流体摩擦
发生在接触面间完全被润滑油 膜隔开的摩擦，此时摩擦系数 较小且稳定。
材料性质
不同材料的滚动摩擦系数不同， 例如钢与钢之间的滚动摩擦系数 较小，而橡胶与钢之间的滚动摩
擦系数较大。
滚动摩擦系数
表示滚动摩擦力与法向载荷之比 ，它的大小与接触面的材料、粗 糙度、硬度、温度、湿度等因素
有关。
载荷大小
载荷增大时，滚动摩擦系数通常 减小。
温度和湿度
高温和高湿度条件下，滚动摩擦 系数通常会增大。
轴承中的滚动体（如钢球、滚子 等）在滚道上滚动时，会产生滚 动摩擦。
100%
润滑剂的作用
为了减少滚动摩擦，轴承中通常 会加入润滑剂，形成一层油膜， 减少滚动体与滚道之间的直接接 触。
80%
摩擦磨损与寿命
长期运行过程中，滚动体与滚道 之间的摩擦会导致磨损，进而影 响轴承的精度和寿命。
06
总结与展望
本章内容总结
动摩擦力计算方法
公式法
根据库仑摩擦定律，动摩擦力F等于正压力N与动摩擦系数μ的 乘积，即F=μN。此公式适用于一般情况的动摩擦力计算。
图表法
通过实验测定不同条件下的动摩擦系数，并绘制成图表。在实际应用中，可根 据接触面的材料和条件，从图表中查出相应的动摩擦系数，进而计算动摩擦力 。
经验公式法
针对某些特定情况或特定材料，可通过实验测定得到经验公式，用于计算动摩 擦力。这些经验公式通常考虑了多种因素的影响，因此具有较高的准确性。
03
动摩擦
动摩擦现象及条件
动摩擦现象
两个接触面在相对滑动时产生的阻碍滑动的力，称为动摩擦力。动摩擦力的大小与接触面的性质、正 压力以及相对滑动速度有关。
动摩擦条件
动摩擦力的产生需要满足以下条件：接触面之间存在正压力；接触面之间存在相对滑动；接触面之间 的粗糙程度足以引起摩擦。
动摩擦系数与影响因素
摩擦现象的描述与分类
介绍了摩擦现象的基本概念、分类及其 在工程实际中的应用。
摩擦力的数学模型
介绍了摩擦力的经典模型，如库仑摩 擦模型、静摩擦模型等，以及这些模
型的适用范围和局限性。
摩擦力的产生机理
详细阐述了摩擦力产生的物理和化学 机理，包括表面粗糙度、粘附力、变 形等因素。
摩擦对机械系统的影响
分析了摩擦对机械系统运动性能、稳 定性和寿命的影响，以及减小摩擦的 措施。
静摩擦系数与影响因素
静摩擦系数
静摩擦系数是描述两个接触面间静摩擦力大小的物理量，用符号μs表示。静摩擦系数与接触面的材料、粗糙度、 温度、湿度等因素有关。
影响因素
影响静摩擦系数的因素主要有以下几点：接触面材料性质；接触面的粗糙程度；接触面间的正压力；温度；湿度。
静摩擦力计算方法
二力平衡法
当物体处于静止或匀速直线运动状态时，作用在物体上的合外力为零。因此，可以通过分 析物体受力情况，利用二力平衡条件求解静摩擦力的大小和方向。
未来研究方向展望
01
02
03
04
复杂环境下的摩擦行为研究： 随着工程技术的不断发展，复 杂环境下的摩擦行为研究将成 为未来研究的热点，如高温、 低温、真空、辐射等极端环境 下的摩擦特性研究。
复杂环境下的摩擦行为研究： 随着工程技术的不断发展，复 杂环境下的摩擦行为研究将成 为未来研究的热点，如高温、 低温、真空、辐射等极端环境 下的摩擦特性研究。
滚动摩擦力计算方法
近似计算法
当物体在另一物体表面滚动时，可以近似认 为滚动摩擦力等于法向载荷与滚动摩擦系数 的乘积。
精确计算法
对于更精确的滚动摩擦力计算，需要考虑接 触面的变形、粘附作用等因素，通常需要使 用专业的力学分析软件或实验方法进行测量 和计算。
05
摩擦在工程中的应用与案例分析
摩擦在工程中的应用举例