第四章运动副中的摩擦和机械效率(教案)

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1、授课题目：第四章运动副中的摩擦和机械效率§4-1移动副中的摩擦§4-2转动副中的摩擦授课方式（请打J）理论课"讨论课口实验课口习题课口英他口2教学大纲要求：研究机械摩擦的目的；移动副摩擦；转动副摩擦、径向轴颈的摩擦、摩擦圆，止推轴颈的摩擦。教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次人教学重点及难点：重魚：考金摩擦时各种运动副中的力分析。难点；摩擦圆的概念及转动副小总反力作用线的确定。作业、讨论题、思考题：思考题1、3、4作业题：课后总结分析:备注教学内容第四章运动副中的摩擦和机械效率我们知道，在一切直接接触并冇相对运动或冇相对运动

2、趋势的量物体表面间，总存在着摩擦。摩擦对机械的彩响具有双重性。'做负功（克服阻力）：有害力：磨损运动副元素、（消耗动力）降低效率、破坏润滑、卡死，如：齿轮、连杆、凸轮机构中。“做正功（利用驱动力）:有用力：摩擦传动、摩擦离合器、制动器、、带时运输机、带传动等。机械运转时，由于有摩擦的存在，总有一部分驱动力所作的功要消耗在克服摩擦等有害阻力上，这部分消耗是一-种能量的损失。工程上利用效率这个术语來衡量机械対能量的有效利用程度。显然，摩擦越大，效率就越低。而效率低到一定程度时，机械就会出现自锁。因此，效率和自锁是与摩擦密切相关的两个问

3、题。§4-1移动副中的摩擦已知：平面移动副中滑块j在驱动力F的作用下沿水平导路i以速度少做移动。受力分析：F、N、Ff（摩擦力）重力G摩擦力人小根据滑动摩擦定律=f=tg(p•:(p=arctgf备注教学内容f—材料、光滑度、润滑（p摩擦角爍擦力与正压力的合力称为全反力，方向：/?少与匕p成90°+/①F分解为片和代法线方向：Fn=Fcos卩aF=化cos/?沿导路方向：斥=Fsin0=代sin0=Fntan0cos0②由平衡条件:S'当Ft>Ff时：滑块沿导路向右（和坊一致）加速运动。0>0<当Ft=Ff时：滑块向右等速运动或静

4、止（临界）0=0当Ft（p时，若滑块不能被推动，唯一原因是驱动力不够大,不能克服工作阻力，而不是自锁。B•当0V0时，无论驱动力多大，滑块不动，自锁。移动副的自锁条件：f3<（p§4-2转动副中的摩擦实际机械中，转动副的形式很多，我们以较常见的轴与轴承组成的转动副为代表，来分析转动副中的摩擦力。轴颈：轴与轴承相联接的部分。（区别于轴

5、头）。根据轴上所受载荷方向的不同，可将轴颈分为两类：（1）向心轴颈：主要承受沿半径方向的力；（2）推力轴颈：主•要承受沿轴线方向的力。下面分别研究这两种轴颈转动副中的摩擦力C一、向心轴颈转动副中的摩擦轴颈1与轴承2组成转动副，Q为作用在轴颈上的径向载荷，当轴处于静态时，没有摩擦力，轴颈受到的法向反力N与Q平衡。当半径为厂的轴丿•在径向载荷Q和驱动力矩Md作用下以Q等速和对轴承冋转。假设轴颈与轴承Z间存在较大的间隙，在两曲而间形成线接触。由于有相对运动,存在摩擦力，摩擦力与法向反力N合成全反力，根据力偶只能用力偶平衡的原则，全反力与

6、Q形成一阻止轴颈转动的力偶，其力矩与驱动力矩M相平衡。Ri}P=Qp=Md（1）P/?2i与Q的间距备注教学内容从另一角度考虑，轴颈应在径向载荷Q和驱动力矩Md、摩擦力F与法向反力N作用下处于平衡状态，工(尸)=0Md=Fr=fNr(2)比较(1)式和(2)式可得(3)Af为轴颈与轴承Z间的当量摩擦系数。(该式当A、B间存在间隙时成立)若A、B间没冇间隙：对于A、B间没冇摩损或濟损极少的W跑合者,7o=1.5〃，(对于接触面经过一段时间的运转，其表面被磨成平滑，接触更加完善的跑合者，/o=1.27p山(3)式知：。只与fv,r有关

7、，Q变向时，心】变向，但相对轴心。始终偏移一个距离°,即心b与以。为圆心，以Q为半径的闘相切，与摩擦角作川相同，此関决定了总反力作川线的位置，称摩擦I员1：以轴颈中心O为圆心，以。半径的圜。由于摩擦力矩阻止相对运动，・・・/?2】相对轴心。的力矩与⑵相反。&1:大小方向作用线Rba二Q与Q相反与°圜相切，对0的矩与Wab相反摩擦圆大小确定后，可以利用作用在轴颈上外力合力的作用线与靡擦闘的儿何关系來判断轴的运动状态。根据力偶等效定律，M和Q合并成——合力Q，Q=QM=Qfh=QhM~Q(1)h

8、锁(2)h=p,M=MA匀速转动，或保持静止(3)h>p,M>M彳,A加速运动转动副口锁的条件：驱动力作用线在摩擦圆以内，W：h