第十章 机械传动中运动副的摩擦及机械效率ppt课件.ppt

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1、第十章机械传动中运动副的摩擦及机械效率§10-1移动副中的摩擦§10-2转动副中的摩擦§10-3机械效率的求法及自锁条件§10-1移动副中的摩擦研究机械中摩擦的目的摩擦的影响：运动副元素受磨损，降低强度、精度、寿命；发热膨胀、运转不灵、润滑恶化；降低效率。研究目的：了解运动副中摩擦状况并掌握其分析计算方法，以减小摩擦的不利影响，充分发挥其有利影响。1、平面移动副中摩擦力的确定移动副中滑块在力Ft的作用下右移时,所受的摩擦力为Ff21=fN21式中f为摩擦系数。N21的大小与摩擦面的几何形状有关FnN21Ftv

2、1212Ff总反力方向的确定运动副中的法向反力与摩擦力的合力R21称为运动副中的总反力，总反力与法向力之间的夹角φ，称为摩擦角，即φ＝arctanf总反力方向的确定方法：1）R21偏斜于法向反力一摩擦φ；2）其偏斜的方向应与相对速度v12的方向相反。R21Ff21N21Ftv1212φFnF摩擦角φ。则Ft=Fsinβ=FntanβFfmax=Fntanφ当β≤φ时，有Ft≤Ffmax即β≤φ当时，无论驱动力F如何增大，其有效分力Ft总小于驱动力F所引起的最大摩擦力，因而总不能推动滑块运动。即自锁现象。结论移

3、动副发生自锁的条件为：在移动副中，如果作用于滑块上的驱动力作用在其摩擦角之内（即β≤φ），则发生自锁。设驱动力为F，传动角为β，φFtFnR21Ffmax21自锁21摩擦角（锥）结论：(1)当驱动力作用在摩擦角之外时,滑块不能被推动的原因是驱动力不够大，而不是自锁。(2)当驱动力作用于摩擦角之内时,将产生自锁。移动副自锁条件：驱动力作用于摩擦角之内2、槽面移动副中的摩擦力槽面摩擦12Qv12PN21/2N21/2法向反力N21=Q/sinF21摩擦力F21=fN21=fQ/sin=fvQfv=f/si

4、n——当量摩擦系数tanv=fvv——当量摩擦角vR21结论：楔形滑块的摩擦总大于平滑块的摩擦受力分析滑块沿斜面匀速度上升v12QP21法向反力N21摩擦力F21N21F21合成为总反力R21R21P+Q+R21=0PQR21+驱动力P=Qtan(+)受力分析滑块沿斜面匀速度下降法向反力N21摩擦力F21合成为总反力R21P’+Q+R21=0v12QP’21N21F21R21阻抗力P’=Qtan(-)当＜时，P’为负——驱动力P’QR21轴承对轴颈的总反力R21将始终切于摩擦圆

5、，且与Q大小相等，方向相反。rρ称为摩擦圆半径。10.2转动副中的摩擦轴颈的摩擦1、摩擦力矩的确定转动副中摩擦力F21对轴颈的摩擦力矩为轴承2对轴颈1的作用力也用总反力R21来表示,则R21=-Q,故Mf式中ρ=fvr,具体轴颈其ρ为定值,故可作摩擦圆,结论=R21ρ=Qρ只要轴颈相对轴承运动，QMdω12MfR21N21F21ρρF21=fvN21fv=1.57f2、总反力方向的确定1）根据力的平衡条件，确定不计摩擦时总反力的方向；2）计摩擦时的总反力应与摩擦圆相切；3）总反力R21对轴心之矩的方向必与轴颈

6、1相对轴承2的相对角速度的方向相反。对于转动副设驱动力为Q，力臂长为h,当F作用在摩擦圆之内时（即h≤ρ），则M=hQ≤Mf=R21ρ=Qρ即Q任意增大（h不变），也不能使轴颈转动，即发生了自锁现象。结论转动副发生自锁的条件为：作用在轴颈上的驱动力为单力F，且作用于摩擦角之内，即h≤ρ摩擦圆半径为ρ，QhρR21=Q21ij轴颈均速转动ij轴颈减速转动21轴颈加速转动结论：(1)当时，Md=Mf,轴颈匀速转动或静止不动；(2)当时，Md>Mf，轴颈加速转动(3)当时，Md

7、不会转动，这种现象称为自锁。转动副自锁条件：21应用2121ω12R21运动副总反力判定准则1、由力平衡条件，初步确定总反力方向（受拉或压）2、对于转动副有：R21恒切于摩擦圆3、对于转动副有：Mf的方向与ω12相反ω14MrPω21例1：图示机构中，已知驱动力P和阻力Mr和摩擦圆半径ρ，画出各运动副总反力的作用线。ω23R12R32R4390°+φR23R21R41v34PMr对于移动副有：R21恒切于摩擦锥对于移动副有：∠R21V12＝(90°+φ)213ABC43、考虑摩擦时机构的受力分析因摩擦损失是不

8、可避免的，故必有η<1。机械的损失功（Wf）与输入功（Wd）的比值，一．机器的机械效率1.机械效率的概念及意义（1）机械效率机械的输出功（Wr）与输入功（Wd）的比值，以η表示。机械损失系数或损失率：以ζ表示。η＝Wr/Wd＝1－Wf/Wd（2）机械效率的意义它是机械中的一个主要性能指标，机械效率反映了输入功在机械中的有效利用的程度，§10－3机械效率的求法及自锁条件Wd=Wr+Wf2.机械效率的确