古典摩擦定律综述.doc

.古典摩擦定律摘要：简要介绍了古典摩擦定律的发展，说明了定律的内容和对每条规律适应实际的情况分析。关键词：摩擦力，载荷，运动速度，1 古典摩擦定律的发展人们对摩擦现象的研究比实际应用要晚得多。最初的研究是在15世纪意大利的文艺复兴时代。1508年意大利科学家达芬奇首先对固体摩擦进行了研究，他第一个提出：物体刚要滑动时，便产生叫做摩擦力的阻力1。并指出，摩擦力与物体的重量成正比，与法向接触面积无关。1699年法国工程师阿蒙顿进行了摩擦试验，并建立了摩擦的基本公式。随后在1785年法国科学家库仑也进行了相同的试验，完成了今天的阿蒙顿一库伦摩擦定律，一般称它为古典摩擦定律，综述如下：（1）摩擦力与作用于摩擦面间的法向载荷成正比，即F=L式中F-摩擦力； L-法向载荷 -摩擦系数摩擦系数是评定摩擦性能的重要参数。此公式通常称为库仑定律。（2)摩擦力的大小与名义接触面积无关。（3)静摩擦力大于动摩擦力。（4)摩擦力的大小与滑动速度无关。（5)摩接力的方向总是与接触表面问的相对运动速度的方向相反23。古典摩擦定律是实验中总结出的规律，它揭示了摩擦的性质。几百年来，它被认为是合理的，并广泛地应用于工程计算中。但是，近代对摩擦的深入研究，发现上述定律与实际情况有许多不符的地方。2 古典摩擦定律的分析2.1 古典摩擦定律中参数的分析 实践证明，古典摩擦定律适合于一般的工程实际，但又存在一定的局限性和不确切性；现对古典摩擦定律中某些参数进行以下讨论4。2.1.1 摩擦系数 在古典摩擦定律中，摩擦系数是一个常数。但通过更多的试验指出，仅在一定的周围环境下，对于一定的材质的摩擦来说，摩擦系数才是一个常数，不同材质的金属摩擦系数是不同的。因此，摩擦系数不是材料固有的特性，而是材料和环境条件的综合特性5。2.1.2 接触面积在古典摩擦理论中，摩擦力的大小与接触物体间的名义接触面积的大小无关，对于金属材科来说，由于表面粗糙度的存在，故只在很小的接触区域内才有真正的接触，可以说摩擦力的大小与名义接触面积无关。试验表明，实际接触面积与摩擦系数有关，随着实际接触面积的增加，摩擦系数增大，摩擦力亦增大。例如，对于光滑表面，摩擦力将由于表面光滑，随实际接触面积的增大而增大，对于很洁净、很光滑的表面，由于在接触表面之间出现强烈的分子吸引力，摩擦力将与实际接触面积成正比，并且和表面的外形尺寸无关。2.1.3 滑动速度 实践表明，对于许多材料来说，摩擦系数与滑动速度有关。各种材料不但随着滑动速度的增加其摩擦系数降低，而在不同的单位载荷下，滑动速度和摩擦系数的关系也有所不同；古典摩擦定律之所以得出“摩擦力与滑动速度无关”的观点，这是由于处在15至l8世纪还没有出现现代的高速机器，只有风力和水力可供利用，故当时的速度还非常低6。2.2 古典摩擦定律的适应分析 第一条当法向压力不大时，对于普通材料，摩擦力与法向载荷成正比，即摩擦系数为常数。但实际上，摩擦系数不仅与摩擦副的材料性质有关，而且还与其它许多因素有关，如表面温度、光洁度和表面污染情况等。摩擦系数实际上是与材料和环境条件有关的一个综合特性系数。 当压力较大时，对于某些极硬材料(如钻石)或软材料(如聚四氯乙烯)摩擦力与法向载荷不呈线性比例关系。 第二条对于有一定屈服点的材料(如金属材料)才能成立。而对于弹性材料(如橡胶)或粘弹性材料(如某些聚合物)，摩擦力与名义接触面积的大小则存在着某种关系。对于很洁净、很光滑的表面，或承受载荷很大时，由于在接触面间出现强烈的分子吸引力，故摩擦力与名义接触面积成正比。 第三条对于粘弹性材料都不通用。粘弹性材料的静摩擦系数不一定大于动摩擦系数7。 参考文献1温景林主编.金属材料成型摩擦学M.冶金工业出版社，2000.04.第一版2叶茂金属塑性加工中摩擦润滑原理及应用.北京:冶金工业出版社，1990.13姚若浩金属压力加工的摩擦与润滑 .北京:冶金工业出版社，1990.44余俊等，摩擦学，湖南科学技术出版.84年版5