摩擦与机械效率

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1、第五章机械中摩擦和机械效率§5－1研究机械中摩擦的目的§5－2运动副中的摩擦§5－3机械的效率§5－4机械的自锁湘潭工学院专用§5－1研究机械中摩擦的目的摩擦产生源－运动副。摩擦的缺点：优点：研究目的：研究内容：1.运动副中的摩擦分析2.考虑摩擦时机构的受力分析；3.机械效率的计算4.自锁现象及其发生的条件发热↑效率↓磨损↑→强度↓→精度↓→寿命↓利用摩擦完成有用的工作。如摩擦传动（皮带、摩擦轮）、离合器(摩托车)、制动器（刹车）。减少不利影响，发挥其优点。→润滑恶化→卡死。湘潭工学院专用v1221§5－2运动副中摩擦低

2、副－产生滑动摩擦力高副－滑动兼滚动摩擦力。一、移动副的摩擦1.移动副中摩擦力的确定由库仑定律得：F21＝fN21运动副中摩擦的类型：Q－铅垂载荷，Q摩擦系数摩擦副材料静摩擦动摩擦无润滑剂有润滑剂无润滑剂有润滑剂钢－钢钢－铸铁钢－青铜铸铁－铸铁铸铁－青铜青铜－青铜皮革－铸铁或钢橡皮－铸铁PP－水平力，N21N21－法向反力F21F21－摩擦力湘潭工学院专用F21＝fN21当材料确定之后，F21大小取决于法向反力N21而Q一定时，N21的大小又取决于运动副元素的几何形状。槽面接触：结论：不论何种运动副元素，有计算通式：θθQ

3、12N”21N’21Q12F21=fN’21+fN”21△N21平面接触：N’21=N”21=Q/(2sinθ)矢量和：N21=Σ△N21理论分析和实验结果有：k=1~π/2F21=fN’21F21=fN21QN21N21=－QF21=fN21=fQF21柱面接触：=-QN’21+N”21=-QN”21N’21Qθ代数和：N’21=Σ

4、△N21

5、12N21=(f/sinθ)•Q=fvQ=fkQ=fvQ=fvQfv－称为当量摩擦系数=kQ>

6、N21

7、湘潭工学院专用QPv2121非平面接触时，摩擦力增大了，为什么？应用：当需

8、要增大滑动摩擦力时，可将接触面设计成槽面或柱面。如圆形皮带（缝纫机）、三角形皮带、螺栓联接中采用的三角形螺纹。是f增大了？原因：是由于N21分布不同而导致的。对于三角带：θ＝18°θθ2.移动副中总反力的确定总反力为法向反力与摩擦力的合成：R21=N21+F21R21N21F21tgφ=F21/N21φ－摩擦角，φ方向:∠R21V12＝(90°+φ)以R21为母线所作圆锥称为摩擦锥，总反力恒切于摩擦锥fv＝3.24f=fN21/N21=f不论P的方向如何改变，P与R两者始终在同一平面内湘潭工学院专用a)求使滑块沿斜面等速

9、上行所需水平力Pb)求使滑块沿斜面等速下滑所需水平力P’作图作图若α>φ，则P’为阻力;根据平衡条件：P+R+Q=0大小：？？√方向：√√√12QαRNF21nnvPRPQ得：P=Qtg(α+φ)12QαNF21nnvP’R’QP’R’αφα-φαφα+φ根据平衡条件：P’+R’+Q=0若α<φ，则P’方向相反，成为驱动力。50分得：P’=Qtg(α-φ)大小：？？√方向：√√√湘潭工学院专用二、螺旋副中的摩擦螺纹的牙型有：矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹15º30º3º30º螺纹的用途：传递动力或连接从摩擦的性质可

10、分为：矩形螺纹和三角形螺纹螺纹的旋向：右旋左旋湘潭工学院专用1.矩形螺纹螺旋中的摩擦式中l－导程，z－螺纹头数，p－螺距螺旋副的摩擦转化为=>斜面摩擦。拧紧时直接引用斜面摩擦的结论有：假定载荷集中在中径d2圆柱面内，展开d1d3d2Qπd2lQP斜面其升角为：tgαα螺纹的拧松－螺母在P和Q的联合作用下，顺着Q等速向下运动。v螺纹的拧紧－螺母在P和Q的联合作用下，逆着Q等速向上运动。v=l/πd2=zp/πd2从端面看湘潭工学院专用P－螺纹拧紧时必须施加在中径处的圆周力，所产生的拧紧所需力矩M为：拧松时直接引用斜面摩擦的

11、结论有：P’－螺纹拧松时必须施加在中径处的圆周力，所产生的拧松所需力矩M’为：若α>φ，则M’为正值，其方向与螺母运动方向相反，是阻力；若α<φ，则M’为负值，方向相反，其方向与预先假定的方向相反，而与螺母运动方向相同，成为放松螺母所需外加的驱动力矩。PMfd2湘潭工学院专用2.三角形螺纹螺旋中的摩擦矩形螺纹――忽略升角影响时，△N近似垂直向上,比较可得：∑△N△cosβ＝Q＝∑△N引入当量摩擦系数:fv=f/cosβββ△N△N△N△NQQ三角形螺纹拧紧：拧松：――∑△N△cosβ＝Q，βββ－牙形半角∑△N＝Q当量摩

12、擦角:φv＝arctgfv可直接引用矩形螺纹的结论：∑△N△＝∑△N/cosβ湘潭工学院专用三、转动副中的摩擦1.轴径摩擦直接引用前面的结论有：F21=fN21产生的摩擦力矩为：轴轴径轴承N21F21R21ω12MdQ方向：与ω12相反。Mf根据平衡条件有：R21＝-Q,Md=－Mf=Qρ21r=fkQ=fvQMf=