大理工機械設計基礎課件第5章 摩擦與機械效率

第五章摩擦與機械效率教學要求教學重點與難點教學內容

教學要求

了解摩擦的概念及類型;掌握考慮摩擦時的平衡計算及自鎖的條件熟悉運動副及機構中的摩擦、機械效率問題.

重點：摩擦、摩擦角、自鎖、摩擦圓等概念;考慮摩擦時的平衡計算及自鎖的條件。

難點：運動副的摩擦。

教學重點與難點§5-1摩擦的概念及類型

§5-2運動副及機構中的摩擦

§5-3機械效率與自鎖一、滑動摩擦

1、靜滑動摩擦力靜滑動摩擦力就是接觸面對物體作用的切向約束反力，它的方向與物體相對滑動趨勢相反,即Ff=-F。摩擦的概念及類型2、最大靜摩擦力靜摩擦力的大小介于零與最大值之間，即0≤Ff≤Fmax靜摩擦定律（庫侖定律）:

Fmax=fFN

3、動滑動摩擦力如果F再繼續增大物塊將失去平衡而滑動,接觸物體之間仍作用有阻礙相對滑動的阻力，這種阻力為動滑動摩擦力(動摩擦力)，用F′表示。F′=f′FN摩擦的概念及類型二、摩擦角和自鎖現象1、摩擦角：全約束反力FR與公法線間的夾角的最大值φm。摩擦的概念及類型2、自鎖現象物塊平衡時，全反力必在摩擦角之內（）。Q與FR應等值、反向、共線，即（1）如果，則無論這個力多大，物塊必保持靜止。此現象為自鎖現象。（2）如果，則無論這個力多小，物塊一定滑動。三、考慮摩擦時求解物體的平衡問題的特點

摩擦的概念及類型

（1）分析物體受力時，必須考慮接觸面間切向的摩擦力Ff，通常增加了未知量的數目；（2）列出補充方程，即，補充方程的數目與摩擦力數目相同；（3）由于物體平衡時摩擦力有一定的范圍（即），所以有摩擦時平衡問題的解也有一定的范圍，而不是一個確定的值。

例物塊重G=1500N，放于傾角為30°的斜面上，它與斜面間的靜摩擦系數為=0.2，動摩擦系數=0.18。物塊受水平力F=400N。問物塊是否靜止，并求此時摩擦力的大小與方向。摩擦的概念及類型

四、滾動摩擦的概念在物體與水平面接觸處，存在的阻礙磙子轉動的反力偶M稱為滾動摩擦力偶，滾動摩阻力偶矩的變化范圍為滾動摩擦定律滾子滾動所需的水平拉力

滾子滑動所需的水平拉力一般情況下，有因而使滾子滾動比滑動省力得多。（1）平面及斜面摩擦（兩構件單面接觸）當滑塊與平面組成移動副時，平面2作用在滑塊1上的最大靜摩擦摩擦力為

其中滑塊1所受的總反力與其對平面2的相對速度間的夾角總是鈍角

運動副及機構中的摩擦一、運動副中的摩擦1、移動副中的摩擦

運動副及機構中的摩擦滑塊與斜面組成移動副時若滑塊1沿斜面2上升，則驅動力大小為若滑塊1沿斜面2下滑，則驅動力大小為

運動副及機構中的摩擦（2）槽面摩擦（兩構件雙面接觸）若滑塊1在水平驅動力Fd的作用下沿槽面2等速滑動則因而在鉛垂力P和相同的情況下，槽面摩擦力比平面摩擦力大。

運動副及機構中的摩擦2、螺旋副中的摩擦（1）矩形螺紋副中的摩擦

擰緊螺母時：

防止螺母加速松脫時：當時，為負值。即若要使滑塊下滑，則必須施加一個反向的力矩。（2）三角形螺紋副中的摩擦運動副及機構中的摩擦

三角形螺紋的擰緊和防松力矩分別為當時，為擰松力矩。因為，所以三角形螺紋的摩擦力矩較大，常用于緊固連接；矩形螺紋摩擦力矩小，效率較高，常用于傳遞動力的場合。

運動副及機構中的摩擦3、轉動副中的摩擦（1）徑向軸頸的摩擦①當時，軸頸將加速轉動；②當時，軸頸將等速旋轉；③當時，若軸頸原來是靜止的，則仍保持原來的狀態。摩擦圓半徑自鎖條件為

（2）止推軸徑摩擦運動副及機構中的摩擦①對非跑合的止推軸承

②對跑合的止推軸承機械效率與自鎖一、機械效率機械效率是衡量機械工作質量的重要指標。由于機械中總有摩擦存在，因而輸出功總是小于輸入功，又因則隨損耗系數的增大，機械效率在下降。即機械在穩定運轉時期，輸入功等于輸出功與損耗功之和。

機械效率與自鎖二、機械的自鎖如果機械效率，若機械原來是運動的，則它仍運動，保持機械的總動能不變；若機械原來是靜止的，那么不論驅動力有多大，機械不能運動，即機械自鎖。如果機械效率，這時機器原來是否運動，最終必處于靜止狀態。機械自鎖的條件為矩形螺旋機構的自鎖條件為三角形螺旋機構的自鎖條件機械效率與自鎖三、提高機械效率的途徑

1.盡量簡化機械傳動系統，采用最簡單的機構來滿足工作要求，使功率傳遞通過運動副的數目越少越好。

2.選擇合適的運動副形式，如轉動副易保證運動副的配合精度，效率高；移動副不易保證配合精度，效率較低且容易發生自鎖或楔緊等。

3.在滿足強度、剛度等要求的情況下，不要盲目的增