浅谈机械系统摩擦动力学的应用

浅谈机械系统摩擦动力学的应用

孔德亮

奎屯铜冠冶化有限责任公司孔德亮

摘要：摩擦是一种非常正常的自然现象，同时被普遍运用到机械系统当中。怎样才能将摩擦的作用充分展现出来，且在一定程度上加以扩充，同时将摩擦所带来的负面影响降低，是研究摩擦动力学深远价值之一。文章将对摩擦力的特性进行分析，并且对动态与静态摩擦模型加以研究与说明。

关键词：机械系统；摩擦动力；应用

1.摩擦力概述所谓的摩擦力，就是两个接触面相互之间形成的切向作用力，其中，摩擦力的大小由多个方面的因素所决定，例如物体的相对速度、两个接触面的材料以及物体接触面的形状。通常情况下，摩擦力的特征可以分为两大点，即动态与静态。

（1）动态特性：该特性主要包含三个方面，即预滑动位移、摩擦滞后以及最大静摩擦力[1]。在物体滑动之前，物体与物体的接触面会出现静摩擦力，物体开始运动以前的临界点就是最大静摩擦力。最大静摩擦力的变化受外力施加的速率的影响，通常情况下，外力所施加的速率大，其变化的范畴就越大，而当速率达到一定值时，最大摩擦力将停止改变。

（2）静态特性：该特性同样包含三个方面，即静摩擦、库伦摩擦以及stribeck效应等[2]。静摩擦力，其出现的过程是物体从最初的静止状态至运动状态的一段时期之内，其和外力大小有一定的关系，但是和物体速度无关。库伦摩擦的方向和物体运动的方向不一致，它们之间是恰好相反的，该摩擦力的大小和物体接触面的面积没有任何关联。

2.摩擦力的模型依据摩擦现象是按照微分方程与否来对其加以阐述，摩擦模型通常被分为两种，即动态模型、静态模型。其中，动态模型一般是把摩擦力表述成位移与相对速度的函数，不仅能够对摩擦的动态特性加以阐述，同时还能对其静态特性进行说明，而静态模型仅仅是把摩擦力表述成相对速度的函数，因此，动态摩擦模型可以将摩擦的真实状态表现出来。

2.1动态摩擦模型（1）Dahl模型：一般情况下，静态摩擦模型的建模是建立在静摩擦时期接触面并未有相对运动的基础之上，然而站在力学角度来看，在外力的影响下，不管其接触是在切向亦或是法向上，均为柔性。Dahl在对含有滚动轴承的伺服系统展开数次摩擦实验之后，发现一个现象，即在最大静摩擦力还未实现以前，物体接触面的接触峰会形成与弹簧运动相似的一种变形现象，进而出现一个极小的预滑动位移。通过微分方程，Dahl对这种现象进行的阐述，绘制出表示位移与摩擦力之间关系的曲线，具体见下图1所示。

通常是依靠运用表面的几何形状决定着δυ的值。

3.结束语综上，本文对摩擦特性与摩擦模型进行说明，并分别对两种动态摩擦模型与两种静态摩擦模型进行分析，两者相比来看，静态模型相对比较的简单，极易分辨出其参数，然而不能对摩擦的动态特性进行详细的阐述；而动态模型可以对摩擦现象进行详细的阐述，然而，其结构相对而言比较的复杂，难以对其参数予以有效的分辨。当前，在摩擦模型的构建方面获得了一定的成就，但是还存在一些缺陷与不足，因此，我们还应当加强对摩擦模型的进一步研究。

参考文献：[1]丁千，翟红梅.机械系统摩擦动力学研究进展[J].力学进展，2013，43（01）：112-131.[2]赵公平.浅谈机械系统摩擦动力进展[J].电子测试，2013，（09）：128-129.