摩擦及机械效率11.ppt

第五章 机械中摩擦和机械效率 §5－1 研究机械中摩擦的目的 §5－2 运动副的中摩擦 §5－3 机械的效率 §5－4 机械的自锁 在前一章中，当我们对机械进行受力分析时，是没有考虑运动副中的摩擦的。但运动副中的摩擦力是一种主要的有害阻力。它不仅使机器运转时造成动力的浪费，因而降低机械效率，而且使运动副元素受到磨损，因而削弱零件的强度，降低机械的精度和工作的可靠性，从而缩短机械的使用寿命。由于摩擦，还会使运动副元素发热膨胀，从而可能导致运动副咬紧和卡死，使机器运转不灵活。由于摩擦发热，还会使机器的润滑情况恶化，从而加速机器的磨损，甚至使机器毁坏。当然，事物都是一分为二的，机器中的摩擦虽然对机器的工作有上述许多不利的方面。在不少的机器中，就正是利用摩擦来工作的。例如常见的带传动、摩擦离合器和制动器等。在这些场合，如果没有摩擦或摩擦力不够大，它们就不能工作或不能很好地工作。由此可见，摩擦对机器工作的影响是很大的。所以，不论是为了尽可能地减少其不利影响，还是为了在需要的时候更充分地发挥其有用的方面，都必须对运动副中的摩擦加以分析研究。 §5－1 研究机械中摩擦的目的 摩擦产生源－运动副。 摩擦的缺点： 优点： 研究目的： 研究内容： 1.运动副中的摩擦分析 2.考虑摩擦时机构的受力分析； 3.机械效率的计算 4.自锁现象及其发生的条件 发热↑ 效率↓ 磨损↑ →强度↓ →精度↓ →寿命↓ 利用摩擦完成有用的工作。 如摩擦传动（皮带、摩擦轮）、 离合器(摩托车)、 制动器（刹车）。 减少不利影响，发挥其优点。 →润滑恶化 →卡死。 v21 2 1 §5－2 运动副中摩擦 低副－产生滑动摩擦力 高副－滑动兼滚动摩擦力。 一、移动副的摩擦 1. 移动副中摩擦力的确定 由库仑定律得： F21＝f N21 运动副中摩擦的类型： Q－铅垂载荷， Q 摩 擦 系 数 摩擦副材料 静 摩 擦 动 摩 擦 无润滑剂 有润滑剂 无润滑剂 有润滑剂 钢－钢 钢－铸铁 钢－青铜 铸铁－铸铁 铸铁－青铜 青铜－青铜 皮革－铸铁或钢 橡皮－铸铁 P P－水平力， N21 N21－法向反力 F21 F21－摩擦力 F21＝f N21 当材料确定之后，F21大小取决于法向反力N21 而Q一定时，N21 的大小又取决于运动副元素的几何形状。 槽面接触： 结论：不论何种运动副元素，有计算通式： θ θ Q 1 2 N”21 N’21 Q 1 2 F21=f N’21 + f N”21 △N21 平面接触： N’21 = N”21 = Q / (2sinθ) 矢量和：N21=Σ△N21 理论分析和实验结果有： k =1~π/2 F21=f N’21 F21= f N21 Q N21 N21=－Q F21=f N21= f Q F21 柱面接触： =-Q N’21 +N”21= -Q N”21 N’21 Q θ 代数和：N’21= Σ|△N21| 1 2 N21 = ( f / sinθ)? Q = fv Q =f k Q = fv Q = fv Q fv－称为当量摩擦系数 =kQ |N21| Q P v21 2 1 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。 是 f 增大了？ 原因：是由于N21 分布不同而导致的。 对于三角带：θ＝18° θ θ 2.移动副中总反力的确定 总反力为法向反力与摩擦力的合成： R21=N21+F21 R21 N21 F21 tgφ= F21 / N21 φ－摩擦角， φ 方向:∠R21V12 ＝(90°+φ) 以R21为母线所作圆锥称为摩擦锥 ，总反力恒切于摩擦锥 fv＝3.24 f = fN21 / N21 =f 不论P的方向如何改变，P与R两者始终在同一平面内 a)求使滑块沿斜面等速上行所需水平力P b)求使滑块沿斜面等速下滑所需水平力P’ 作图 作图 若αφ，则P’为阻力; 根据平衡条件：P + R + Q = 0 大小：？ ？ √ 方向：√ √ √ 1 2 Q α R N F21 n n v P R P Q 得： P=Qtg(α+φ) 1 2 Q α N F21 n n v P’ R’ Q P’ R’ α φ α-φ α φ α+φ 根据平衡条件： P’ + R’ + Q = 0 若αφ，则P’方向相反，成为驱动力。50分 得： P’=Qtg(α-φ) 大小： ？ ？ √ 方向：√ √ √ 二、螺旋副中的摩擦 螺纹的牙型有： 矩形螺纹 三角形螺纹