机构的力与摩擦效率详解.ppt

二、机构力分析的任务和目的 二、移动副中的摩擦 不考虑摩擦时： 例1: §5-2 机械的自锁 则机组的总效率为: 设机组串联部分的效率为h’ ， 并联部分的效率为h’ ’ 3）混联 2）并联 1）串联 解: 如图所示为一输送辊道的传动简图。设已知一对圆柱齿轮传动的效率为0.95；一对圆锥齿轮传动的效率为0.92 (均已包括轴承效率)。求该传动装置的总效率。 此传动装置为一混联系统 圆柱齿轮1、2、3、4为串联 圆锥齿轮5-6、7-8、9-10、11-12为并联。 此传动装置的总效率 一、机械的自锁 由于摩擦力的存在，无论驱动如何增大也无法使机械运动的现象。 二、自锁现象的意义 1）设计机械时，为了使机械实现预期的运动，必须避免机械在所需的运动方向发生自锁； 2）一些机械的工作需要其具有自锁特性。 垂直分力Fn：所能引的最大摩擦力 三、发生自锁的条件 1. 滑块实例 力F分解为水平分力Ft和垂直分力Fn， 有效分力Ft：推动滑块1 运动的分力。 当 b?j 时， --------自锁现象 ?滑块1不会发生运动 自锁条件: 作用在滑块上的驱动力作用在其摩擦角内 (b?j) 2. 转动副实例 力F为作用在轴颈上的单一外载荷。 当力 F 的作用线在摩擦圆之内（ar）时?力 F 对轴颈中心的力矩 力F本身所能引起的最大摩擦力矩 Mf = FRr = Fr ar ? M Mf ?不论力F 如何增大，也不能驱使轴颈转动。 M = Fa 自锁条件: 作用在轴颈上的驱动力为单力,且作用于摩擦圆内,即ar。 3. 一般条件 机械发生自锁时，无论驱动力多么大，都不能超过由它所产生的摩擦阻力。 ?h ? 0 当h=0时，机械处于临界自锁状态； 当h0时，其绝对值越大，表明自锁越可靠。 ?驱动力所作的功，总是小于或等于由它所产生的摩擦阻力所作的功。 该千斤顶在物体重力的驱动下运动时的机械效率为： 此即该千斤顶在物体重力作用下 不致于自行反转的自锁条件。 4. 实例 1）螺旋千斤顶 * 第四章 平面机构的力分析 ◆ 了解作用在机构上的力及机构力分析的目的和方法； ◆ 能对几种最常见的运动副中的摩擦力进行分析和计算. 本章教学目的 ◆ 机构力分析的目的和方法 ◆ 运动副中摩擦力的确定 本章教学内容 §4-1 机构力分析的任务和目的 一、作用在机械上的力 机械在运动过程中，其各构件上受到的力有驱动力、生产阻力、重力、摩擦力和介质阻力、惯性力及运动副中的反力等。 按力对机械运动影响的不同： 1） 驱动力：驱使机械产生运动的力。 其特征是该力其作用点速度的方向相同或成锐角，所作的功为正功，称驱动功或输入功。 2） 阻抗力：阻止机械产生运动的力。 其特征是该力其作用点速度的方向相反或成钝角，所作的功为负值，称阻抗功。 阻抗力又可分为有效阻抗力和有害阻力。 （1）有效阻抗力：是指为了改变工作物的外形、位置或状态等受到的阻力，也称工作阻力或有效阻力。 （2）有害阻力：是指机械在运转过程中所受到的非生产阻力，如有害摩擦力、介质阻力等。 注意 摩擦力和重力既可作为作正功的驱动力，也可成为作负功的阻力。 有效功（输出功）：克服有效阻力所作的功。 损耗功（输出功）：克服有害阻力所作的功。 1）确定运动副中的反力（运动副两元素接触处彼此作用的正压力和摩擦力的合力）； 目的：便于计算机构构件的强度及刚度、运动副中的摩擦及磨损、确定机械的效率以及研究机械的动力性能等。 2） 确定为了使机构原动件按给定规律运动时需加于机械上的平衡力或平衡力偶。 目的：便于设计新机械或充分挖掘现有机械的生产潜力。 §4–2 运动副中摩擦力的确定 一、研究摩擦的目的 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. 摩擦有用的方面： 有不少机器，是利用摩擦来工作的。如带传动、摩擦离合器和制动器等。 1.移动副中摩擦力的确定 Ff21=f FN21 当外载一定时，运动副两元素间法向反力的大小与运动副两元素的几何形状有关： 1）平面接触 FN21= G Ff21=f FN21=f G 2）槽面接触 FN21sinq = G 等速右移 铅垂 3）两构件沿圆柱面接触 FN21是沿整个接触面各处反力的总和。 整个接触面各处法向反力在铅垂方向的分力的总和等于外载荷G。 取FN21=kG （k ≈1～1.57） ?v ------当量擦系数 4）标准式 不论两运动副元素的几何形