[科普中国]-转动阻力

转动阻力在不同领域上常由不同指代。转动阻力在机械工程上又称滚动阻力，通常指圆柱体在地面上滚动时候所受阻力。转动阻力在汽车工业上指代方向盘在转动的时候受到的阻力。转动阻力有时候还可以用于指代磁场强化时产生的阻力。

概念转动阻力是一个概念广泛的术语，它运用于多种情况。它可指代物体，如圆柱体在地面上滚动产生的阻力。也可以指代转盘转动产生的阻力等等。具体含义按照具体情况而定。

滚动阻力（转动阻力）滚动阻力又称转动阻力。

滚动现象的物理本质在长时间内没有得到满意的解释。按照现代的观点，滚动摩擦在实质上是属于滑动摩擦。当一个圆柱体和一个平面相互作用时(图1)，圆柱体材料在受压区域ab中将被压缩，而平面上构同一区域材料将要伸涨。因此，当圆柱体滚动的时候，也就是由原位置依次离去其接触点而移动于新位置时，平面上的a点和b点(同样ab段内的一切点)将力求相互接近；而圆柱体上的对应点，则由于弹性关系，将彼此分离；因此使aa'和b'b段内产生相对的滑动。因此可以把它们的接触区域分作三段，两个滑动段aa'和b'b和一个联结段a'b'。为补算滚动摩擦力，库伦提出了下面的公式1：

式中：

——滚动的摩擦力(圆柱体在平面上滚动时所遭受的阻力)(公斤)；

——滚动摩擦系数，它是压缩区的弦长之半，量值是长度单位，具有直线尺寸(公分)；

——圆柱体半径(公分)；

——圆柱体重量，或者在一般的情形下是圆柱体压于平面上的力(公斤)。

其中滚动摩擦系数k的数值可以查图2。

从公式里可以看出，滚动摩擦的本质是和材料的弹性性质和圆柱体的半径有关。

求车在地上滚动时的滚动摩擦，如将土地的变形功考虑在内，可根据葛拉奇琴所给出的公式：

式中：

——作用于圆柱体上的载荷(公斤)；

——与土地的机械性质有关的系数(公尺)；

——半径(公尺)；

对于耕地，c=0.02；

对于收获后的土地，c=0.01。

对于具有弹性后效和松弛的物质，依希林斯基给出特别的补算公式。1

方向盘的转动阻力和自由转角的检测方向盘的转动阻力和自由转动量直接关系到转向轻便、行驶稳定和行车安全。因此《机动车运行安全技术条件》规定：“机动车的方向盘应转动灵活、操纵轻便，无阻滞现象。车轮转到极限位置时，不得与其它部件有干涉现象”，还规定：“机动车方向盘的最大自由转动量从中间位置向左右各不得超过15°”。
这两个评价指标在使用中一般凭驾驶人员的主观感受，但汽车检测时采用仪具测定。2

方向盘转动阻力的检测转向阻力常用弹簧秤在切线方向拉动方向盘轮缘测定，也可采用专门转向测力仪和自由转动量测量仪检测。图3表示该测量仪的结构和安装位置。检测调整步骤如下：

①顶起前桥，使左右车轮悬空，手握测量仪手柄，缓慢的将方向盘出一边的尽头转到另一边的尽头，从标尺上读出力的大小，再按下式算出方向盘轮缘上的转动力：

式中：

——转动力，

——标尺力。

一般来说，如果中型载重车的转动力超过58.8N(6kgf)，轻型载重车的转动力超过39.2N(6kgf)，表明转向沉重，应予调整。

②拆下直拉杆，手握测力计手柄转动方向盘，自一方的尽头转到另一方的尽头，若测力计上的读数换算出的方向盘轮缘作用力符合标准，则表明故障不在转向器本身，而在转向传动机构；如方向盘轮缘作用力超过规定值，则说明故障在转向器。2

方向盘自由转动量的检测顶起前桥，使前轮悬空。如图3所示，用两根支撑杆6插入右前轮制动底板与钢板弹簧之间，将右前轮固定。然后，手握测量仪手柄，施以9.8N(1kgf)力，分别向左向右转动方向盘，记下指针5在角度标尺4上指出的转动角度，即为方向盘自由转动量，一般应在15°~30°。

若方向盘自由转动量过大时，可拆下转向直拉杆后，固定(或用手抓紧垂臂)垂臂，再转动方向盘，检查自由转动量，不应大于15°，如过大，则故障在转向器，若符合标准，则故樟在转向传动机构，或球销连接松动，或转向节衬套与主销配合间隙过大。2

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学