活動二汽車車輪滾動摩擦分析

活動二汽車車輪滾動摩擦分析第1頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月一、了解驅動輪和非驅動輪。第2頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月若后車輪是驅動輪，它受到發(fā)動機傳遞過來的轉矩而向前轉動，給地面以向后的推力，根據(jù)作用力與反作用力公理，地面給后輪以向前的推力，推動汽車向前運動，此推力是靜摩擦力，所以我們說摩擦力Ff1是驅動力。前車輪是非動輪，在驅動力的作用下隨車體一起向前運動，受到地面給它的靜摩擦力Ff2的作用而向前轉動。在行駛過程中，前后車輪都處于滾動狀態(tài)，故都存在滾動摩擦。

第3頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月雪地里、沙灘上、泥坑里，打滑時汽車不能前進。2、斜坡上的汽車關閉油門時，分析前后車輪受到的摩擦。假設斜坡有一定的坡度，且汽車未制動時，關閉油門后，汽車會向前滑行。此時地面將阻礙汽車向前運動，所以前后輪都受到靜摩擦力Ff的作用而向前滾動，都是滾動摩擦。第4頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月3、汽車制動時的前后輪摩擦力方向分析

汽車制動時，車輪因制動力過大往往會抱死，導致輪胎在地面上滑行，路面上留下一道黑色橡膠磨痕。（1）只使用前輪制動、汽車仍在向前滑行時前輪因制動抱死而向前滑動，所受的摩擦力為滑動摩擦力，其方向向后；因汽車仍向前滑行，地面給后輪的靜摩擦力促使后輪向前轉動。所以前輪受到的是滑動摩擦，而后輪受到的是滾動摩擦。由于慣性，汽車可能向前或向兩側翻轉。第5頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）只使用后輪制動、汽車仍在向前滑行時與（1）情況剛好相反，后輪因制動抱死而向前滑動，所受的摩擦力為滑動摩擦力，其方向向后；因汽車仍向前滑行，地面給前輪的靜摩擦力促使前輪向前轉動。所以前輪受到的是滾動摩擦，而后輪受到的是滑動摩擦。

（3）前后輪同時制動、汽車仍向前滑行時前后車輪制動抱死，汽車仍向前滑動，故前后車輪均受到滑動摩擦力的作用，方向向后。第6頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車制動時車輪抱死，不僅造成輪胎嚴重磨損，更主要的是在這種情況下汽車完全失去操作方向的能力，這是引起車輛碰撞事故的一個主要原因。制動防抱死系統(tǒng)（ABS）防止車輪抱死打滑，使車輪保持既制動又滾動的狀態(tài)。三、將一個車輪移到另一個地方，可采用兩種方法：1、拖動；2、滾動。并填寫下表：（填：“省力”、“不省力”、“比較省力”）拖動滾動輪胎氣足輪胎氣不足第7頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月一、滾動摩擦當物體間相對滾動或有相對滾動趨勢時引起的摩擦我們稱為滾動摩擦?，F(xiàn)在我們來簡單探討一下有關滾動摩擦的的問題。第8頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6-2-3(a)所示，一放在水平面上的輪胎，它的重量為P，半徑為r，在車輪中心處作用著一水平力F。由實踐可知，當作用力F不太大時，輪胎仍能保持靜止狀態(tài)。這時在輪胎上除了受到水平力F和重力P以外，還受到水平面的法向反力FN和靜摩擦力Ff的作用。我們知道：輪胎在力F的作用下，一方面有沿力F方向滑動的趨勢，同時也有繞接觸點A滾動的趨勢。靜摩擦力Ff阻止了輪胎的滑動，但它不能阻止輪胎的滾動。那么，究竟是什么阻止了輪胎的滾動呢？因為輪胎壓緊在水平面上，接觸面處會發(fā)生一定的變形，當受到力F作用時，局部發(fā)生的變形使力FN的作用線向力F的方向移動了一段距離δ，如圖6-2-3（b）。力F和Ff組成一力偶，它要使輪胎滾動，而重力P和FN組成的另一力偶，力圖阻止輪胎的滾動，這就是滾動摩擦力偶，其大小Mf=δFN。第9頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

當力F在一定范圍內逐漸增大時，力FN移動的距離也隨之相應增大，輪胎還能保持靜止狀態(tài)。當力F增大到某一臨界值時，輪胎處于將要滾動而尚未滾動的臨界狀態(tài)，距離δ增大到最大值。這時使輪胎發(fā)生滾動的力偶，它的力偶矩達到最大值，即 Mmax=δFN式中δ——法向反力FN移動的最大距離，它具有長度的量綱，稱為滾動摩擦系數(shù)。第10頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月滾動摩擦系數(shù)的大小與接觸物體的材料和接觸面的情況有關，而與滾子半徑的大小無關，材料硬，接觸面變形就小，δ值也小，便可減少滾動摩擦阻力。例如在堅硬的路面上拉車比在松軟的路面上拉車省力，車胎充氣足的比不足的行駛省力。表6-2-1列出了幾種常用材料的滾動摩擦系數(shù)的值。滾動摩擦定律：滾動摩擦力偶矩的大小與接觸面的法線反力成正比，方向與滾子的轉動方向相反。第11頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

表6-2幾種常用材料的滾動摩擦系數(shù)mm材料名稱δ材料名稱δ軟鋼—軟鋼0.05鋼質車輪—鋼軌0.05鑄鐵—鑄鐵0.05木材—木材0.5~0.8淬火鋼—淬火鋼0.01輪胎—地面2~10由于滾動摩擦系數(shù)δ較小，因此，在大多數(shù)情況下滾動摩擦可忽略不計。第12頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月1.觀察滾動軸承和滑動軸承的組成，想一想：為什么滾動軸承適用于輕載高速，而滑動軸承適用于重載低速？2.觀察輪胎與路面包含的兩大摩擦問題：一是輪胎與路面的摩擦；二是輪胎的磨損。想一想如何使車輛在行駛中的滾動摩擦阻力減小?第13頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月摩擦有有利的一面：如皮帶傳動靠摩擦傳遞運動和動力，制動器靠摩擦剎車，沒有地面的摩擦汽車無法行駛，螺旋千斤頂、聯(lián)接螺栓等需要靠摩擦自鎖保持平衡等等；同消除時摩擦也有不利的一面：摩擦會使機件磨損甚至損壞，降低效率，消耗能量等。我們研究摩擦，就是要充分利用其有利的一面，而減少其不利的一面，具體的措施如下： 三、消除有害摩擦和強化有用摩擦的常用措施

第14頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月1、減小摩擦的措施： （1）在允許的情況下，改滑動摩擦為滾動摩擦； （2）改善表面的接觸情況，如使表面光滑、添加潤滑油等； （3）使用減摩材料，以減少因摩擦而產(chǎn)生的磨損。第15頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月在汽車的使用過程中，合理使用潤滑材料，不僅可以降低潤滑材料所消耗的費用，還可以提高潤滑效果，減少摩擦和磨損，從而降低功率損耗和燃料消耗，延長汽車使用壽命。汽車所使用的潤滑材料可分為三類：機油、齒輪油和潤滑油。 2、強化有用摩擦的措施： （1）設計時滿足自鎖條件； （2）增大接觸表面的摩擦系數(shù)； （3）增大接觸面的壓力。第16頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月1、觀察發(fā)動機各運動件之間用了哪些方法減小摩擦阻力？2、賽車輪胎有什么特點？第17頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月項目六汽車運動構件的摩擦分析學生姓名 日期 自評 互評 師評 1、你知道摩擦的種類了嗎？ 2、活塞與缸套是滑動摩擦副對嗎？ 3、任何摩擦都是有害的對嗎？ 4、你會分析汽車行駛過程中前后輪的摩擦力方向嗎？ 5、實際中應用了哪些強化或消除摩擦的方法？ 6、活動中環(huán)保意識及團隊協(xié)作做的好嗎？ 學習體會1、活動中感覺哪方面最有興趣？為什么？2、你有更好的活動來說明相關主題嗎？如果有，請寫出操作過程。（請同學們大膽創(chuàng)新，共同研討）3、你還有哪些要求與設想？總體評價 老師簽名

第18頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月一、填空題： 1、兩個相互接觸的物體，當它們接觸面之間有

或

時，在接觸面之間產(chǎn)生的阻礙彼此相對滑動的切向阻力稱為

。 2、滑動摩擦力的方向總是和接觸面間

的方向相反，它的大小與接觸物體間的

成正比。 3、在考慮摩擦的情況下，接觸面對物體的約束反力由和

兩部分組成，它們的合力稱為接觸面的

。 4、全反力和接觸面法線之間的夾角最大值稱為

。 5、斜面自鎖的幾何條件是

小于或等于。 6、滾動摩擦產(chǎn)生的原因不同于滑動摩擦，它主要由

的變形引起的。 7、滾動摩擦系數(shù)是一個具有

單位的系數(shù)，一般滑動摩擦系數(shù)。 8、確定靜摩擦力大小的是

。 9、摩擦系數(shù)等于摩擦角的

。 10、當物體在外力作用下處于將動未動的臨界平衡狀態(tài)時，其受到的摩擦力為

。第19頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月二、計算題：1、如圖所示，自卸翻斗車的車廂靠油缸推舉可繞A軸轉動。若砂土與車廂的摩擦系數(shù)f=0.7，試問在卸車時要保證車廂內的砂土卸干凈，車廂傾角α至少多大？2