机械机构设计课件.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 运动副中摩擦(Friction)力分析 附加： 1. 摩擦的分类 a. 干摩擦 b. 液体摩擦 c. 半液体摩擦 2. 库仑定律(摩擦定律) 简要内容： a. F= f N b. f静 f动 c. 摩擦系数的值与两物体间的接触表面材料和形状有关，与接触面积的大小及两物体间的相对速度的关系很小。 F21 F12 Q N V21 V12 1 2 运动副中摩擦(Friction)力分析 一、运动副中的摩擦 1. 移动副——平面摩擦 于是有：tgα=Px/Py Px—有效分力 Py—有害分力 而： N= -Py F= f N R—总支反力，正压力与摩擦力的矢量和；R与N之间夹角用j表示，称作摩擦角(Frictional Angle)。 结论： (1) 摩擦角与摩擦系数一一对应， j =arctgf； (2) 总支反力永远与运动方向成90°+ j 角。 1 2 P Px Py a F N R21 j 运动副中摩擦(Friction)力分析 1.移动副——楔形面摩擦 以滑块作为受力体，有 F′= f N′ 所以 ，总摩擦力 F =2F′= 2f N′ 因为：Q=2N′* sinθ，即N′=Q/2sinθ 所以：F =2F′= 2f N′= Q*f/sinθ 令：fv = f / sinθ 有F = Q*fv fv——当量摩擦系数 讨论： (1) 概念的引入，将楔形摩擦转换成平面摩擦； (2) fvf；作锁止用。 Q P Q θ θ 1 2 N′ N′ Q N′ N′ 2θ ° 90 -θ 90 -θ ° 运动副中摩擦(Friction)力分析 1.移动副——斜面摩擦 a. 等速上升 物体平衡： P + Q + R = 0 所以有： P = Q tg (a+j) b. 等速下降 物体平衡： P + Q + R = 0 所以有： P = Q tg (a-j) F N j R21 Q P R21 a+j n n a F N j R21 Q P R21 a-j n n P Q 1 2 v a a 1 P Q 2 v a 运动副中摩擦(Friction)力分析 1.移动副——螺旋副摩擦 螺母1在铅垂载荷G和力矩M的共同作用下等速轴向运动。 拧紧螺母时： M=Fd2/2=Gd2tan(a+j)/2 放松螺母时： M=Gd2tan(a-j)/2 运动副中摩擦(Friction)力分析 2. 回转副中摩擦 (1) 轴颈摩擦 设r为轴颈半径，Q为铅垂径向载荷， Md为驱动力矩。 于是：N =ΣNi (标量) F =ΣFi = Σf*Ni= f * N=f*ΣNi 因为：Q = ΣNiy 然而： ΣNiy ≤ ΣNi 所以：N (=ΣNi) ≥ Q (= ΣNiy) 令：N=KQ K≈ 1~1.57 所以： F = f * N = K * f * Q = fv * Q ， fv——当量摩擦系数 于是：M = F * r = fv * r * Q 2 Q ω12 Md r 1 0 N1 Ni F1 Fi Q N 运动副中摩擦(Friction)力分析 显然： R21 = -Q，Mf = R21*ρ ∴ Md=Mf= Q*ρ= R21*ρ= fv * r * Q ∴ ρ= fv *r ——摩擦圆半径 结论： A. 总反力始终切于摩擦圆； B. 总支反力方向与作用点速度方向相反。 2 Q ω12 Md r 1 0 N1 Ni F1 Fi ρ R21 N F (2) 轴端的摩擦 轴用以承受轴向力的部分称为轴端。 G 1 2 M ? 2R 2r r R ? d? ? 取微环，其上压强 p 为常量 面积 ds = 2 ?? d? 正压力 dFN = p ds 摩擦力 dFf = f dFN = f p ds 摩擦力矩 dMf = ? dFf = ? f p ds 讨论 r R ? d? p 2）跑合轴端： p? = 常数 p? = 常数 轴心处压力极大，容易将轴压溃→轴端常作成空心。 考虑摩擦时机构中力分析 例：如图所示为一曲柄