第5章 机械中的摩擦、机械效率及自锁ppt课件.ppt

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1、第5章机械中的摩擦、机械效率及自锁第一节研究机械中摩擦的任务和目的第二节运动副中摩擦力的确定第三节考虑摩擦时机构的受力分析第四节机械的效率第五节机械的自锁《机械原理》NorthwestA&FUniversity第一节研究机械中摩擦的任务和目的一、研究机械中摩擦的目的：1.摩擦对机器的不利影响1）造成机器运转时的动力浪费机械效率2）使运动副元素受到磨损零件的强度、机器的精度和工作可靠性机器的使用寿命3）使运动副元素发热膨胀导致运动副咬紧卡死机器运转不灵活；4）使机器的润滑情况恶化机器的磨损机器毁坏。2.摩擦的有用的方面：有不少机器，

2、是利用摩擦来工作的。如带传动、摩擦离合器和制动器等。一、研究机械中摩擦的目的：研究机械中摩擦的目的是为了尽可能地减少其不利影响和在需要时充分发挥其有利的作用。二、研究机械中摩擦的内容：1.几种常见的运动副中摩擦的分析；2.考虑摩擦时机构的受力分析；3.机械效率的计算；4.由于摩擦的存在而可能发生的所谓机械的“自锁”现象，以及自锁现象发生的条件。第二节运动副中摩擦力的确定一、移动副中摩擦力的确定：1.单一平面接触时摩擦力的确定：如图所示，滑块1与水平面2构成移动副。G为作用在滑块1上的铅垂载荷，FN21为平面2作用在滑块1上的法向力。设滑块在水平力F的作用

3、下等速向右移动，滑块将受到平面2作用的摩擦力Ff21。v1221GFN21Ff21FFR21FN21=GFf21=F=f*Gψ一、移动副中摩擦力的确定：2.槽面接触时摩擦力的确定：θθG12如图所示，楔形滑块1放在夹角为2θ的槽面2上。G为作用在滑块1上的铅垂载荷，FN21为槽的每一个侧面给滑块1上的法向力。设滑块在水平力F的作用下等速滑动。FN21FN21选uF作力多边形，由力多边形得GθFN21FN21fv称为当量摩擦系数，它相当于把楔形滑块视为平滑块时的摩擦系数。一、移动副中摩擦力的确定：3.半圆柱面接触时摩擦力的确定：G12Ff21=fv*G=k

4、fG；Fv=kf点线接触时k=1；均匀接触时k=π/2；其它情况时k=1—π/2。结论：不论何种运动副元素，有计算通式：Ff21=fFN21=fvGfv－称为当量摩擦系数非平面接触时，摩擦力增大了，为什么？应用：当需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。水平面面接触：F21＝fN21槽面接触：F21==(f/sinθ)•Q圆柱面接触：F21=fkQ一、移动副中摩擦力的确定：一、移动副中摩擦力的确定：4.斜面移动副中摩擦力的确定：如图所示，设滑块1置于倾角为α的斜面2上，G为作用在滑块

5、1上的铅垂载荷。下面分析使滑块1沿斜面2等速运动时所需的水平力。12GαFR21NFf21nnvFαφFR21FGα+φ1)正行程（上升行程、等速上升）根据平衡条件：F+FR21+G=0作图得：F=Gtan(α+φ)大小：？？√方向：√√√一、移动副中摩擦力的确定：2)反行程（下行程、等速下滑）12GαF’N21Ff‘nnvF’FR21’αφGF’FR21’α-φ作图根据平衡条件：F’+FR21’+G=0得：F’=Gtan(α-)大小：？？√方向：√√√若α>φ，则F’为阻力；若α<φ，则F’方向相反，为驱动力。结论：若构件间的接触面在正反行程中不发生

6、改变，只需将正行程时驱动力与生产阻力之间关系式中的摩擦角ψ改变符号，即可得到反行程时生产阻力与驱动力之间的关系式。12GαFR21NFf21nnvFαφ12GαF’N21Ff‘nnvF’FR21’αφ一、移动副中摩擦力的确定：移动副中总反力方向的确定：1.总反力与法向反力偏斜一摩擦角；2.总反力与法向反力偏斜的方向与构件1相对于构件2的相对速度方向v12的方向相反(两者之间的夹角为钝角（90°＋））。一、移动副中摩擦力的确定：5.螺旋副中的摩擦：螺纹的形状：矩形、梯形、三角形、锯齿形螺纹。一、移动副中摩擦力的确定：1）矩形螺纹螺旋中的摩擦在研究螺旋副

7、的摩擦时，假定螺母与螺杆间的作用力集中在其中径d2的圆柱面上。由于螺纹可以设想是由一个斜面卷绕在圆柱体上形成的，所以如果将螺杆沿着中径d2的圆柱面展开，则其螺纹将展成一个升角为α的斜面，即为螺杆在其中径d2上的螺纹导程角。d1d3d2Gπd2lGFαvv斜面其升角为：tgα=l/πd2=zp/πd2式中l－导程，z－螺纹头数，p－螺距假定螺母与螺杆之间的作用力集中在一小段螺纹上，这样就可以把螺旋副中摩擦的研究简化为滑块在倾斜平面上的摩擦来研究。一、移动副中摩擦力的确定：①正行程（求拧紧力矩M）：d1d3d2Gπd2lGFαvv如图所示，螺母上受有轴向载荷

8、G，现如果在螺母上加一力矩M，使螺母旋转并逆着G力等速上升，则如下图所示，就相当