第5章運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和機(jī)械效率課件

5.2移動(dòng)副中的摩擦5.2.1水平面平滑塊的摩擦FFyFxFfRnR

BA驅(qū)動(dòng)力F切向力:

Fx=Fsina法向力:Fy=Fcosa總反力R法向反力:Rn=Rcos

摩擦力:Ff=Rsin

Ff=fRntg=Ff/Rn=f稱為摩擦角:R與Rn之間的夾角結(jié)論:(1)摩擦角的大小由摩擦系數(shù)決定,與驅(qū)動(dòng)力的大小和方向無關(guān);(2)總反力R與滑塊運(yùn)動(dòng)方向總是成90°+

角90°+

Rn=Fy=FcosaFx=Fsina=Fftga/tg

結(jié)論:(1)a>,Fx>Ff:滑塊加速運(yùn)動(dòng);(2)a=,Fx=Ff:滑塊等速運(yùn)動(dòng)或保持靜止?fàn)顟B(tài);(3)a<,Fx<Ff:滑塊減速運(yùn)動(dòng)至靜止?fàn)顟B(tài)或保持靜止?fàn)顟B(tài).a

不管驅(qū)動(dòng)力多大，由于摩擦力的作用而使機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱為自鎖5.2移動(dòng)副中的摩擦5.2.1水平面平滑塊的摩擦FFyF1摩擦錐：以R的作用線繞接觸面法線回轉(zhuǎn)而形成的一個(gè)以2為錐頂角的圓錐。

RnRFfBA結(jié)論：F的作用線在摩擦錐內(nèi)或在摩擦錐上，滑塊維持原靜止?fàn)顟B(tài)發(fā)生自鎖5.2.2斜面平滑塊的摩擦

+1.滑塊等速上升結(jié)論：等速上升時(shí)的自鎖條件：

摩擦錐：以R的作用線繞接觸面法線回轉(zhuǎn)而形成的一個(gè)以2為錐頂22.滑塊等速下降-

結(jié)論：等速下降時(shí)的自鎖條件：5.2.3楔形滑塊的摩擦當(dāng)量摩擦系數(shù)

:把楔形滑塊視為平滑塊時(shí)的摩擦系數(shù)

當(dāng)量摩擦角

利用楔形增大所需的摩擦力2.滑塊等速下降-結(jié)論：等速下降時(shí)的自鎖條件：3螺紋的形成:d2螺旋線----一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。螺紋----一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋5.2螺旋副中的摩擦螺紋的形成:d2螺旋線----一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊4螺紋的牙型矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15o30o3o30o螺紋的牙型矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15o30o35外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)外螺紋相互旋合構(gòu)成螺旋副外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)外螺紋相互旋合構(gòu)成螺旋副6假定:螺釘與螺母間的壓力作用在螺旋平均半徑r0(直徑d0)的螺旋線上;螺旋副中力的作用(a)與滑塊和斜面間力的作用(b)相同.5.3.1矩形螺紋1.螺母沿螺旋面等速上升2.螺母沿螺旋面等速下降

≤自鎖,單憑載荷Q螺母不能自動(dòng)松開假定:螺釘與螺母間的壓力作用在螺旋平均半徑r0(直徑d0)的75.3.2非矩形螺紋非矩形螺紋和矩形螺紋的的區(qū)別在于螺紋間接觸面的幾何形狀不同,三角形螺紋可看成楔形滑塊沿斜槽面的運(yùn)動(dòng).斜槽間的夾角:2=2(90-)擰緊螺母力矩:松開螺母力矩:

≤

自鎖結(jié)論:

>

,非矩形螺紋摩擦大,自鎖性好,用于聯(lián)接;矩形螺紋摩擦小,效率高用于傳動(dòng).5.3.2非矩形螺紋非矩形螺紋和矩形螺紋的的區(qū)別在于螺紋間85.4轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦徑向軸頸與軸承止推軸頸與軸承5.4.1徑向軸頸與軸承平衡條件:f

:當(dāng)量摩擦系數(shù),取決于摩擦表面的狀態(tài)、材料和工作條件等，由實(shí)驗(yàn)決定。r

:軸頸的半徑5.4轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦徑向軸頸與軸承止推軸頸與軸承5.4.195.4.2摩擦圓以軸頸O為圓心，為半徑所做的圓為摩擦圓結(jié)論：R21與摩擦圓相切,所形成的Mf與w12方向相反,與Q等值反向。Q和MQ’=Q軸頸等速轉(zhuǎn)動(dòng)或靜止不動(dòng)軸頸加速轉(zhuǎn)動(dòng)軸頸減速轉(zhuǎn)動(dòng)至靜止不動(dòng)或保持靜止不動(dòng)狀態(tài)為轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件5.4.2摩擦圓以軸頸O為圓心，為半徑所做的圓為摩擦圓結(jié)論10

21

23

14R12R21R23R32R41BACF4321QR43

FR43R23R21QR41R232

BACR212

B′B〞例:圖示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu):已知各構(gòu)件尺寸,各轉(zhuǎn)動(dòng)副半徑及其當(dāng)量摩擦系數(shù),以及滑塊與導(dǎo)路間的摩擦系數(shù).機(jī)構(gòu)在已知驅(qū)動(dòng)力F的作用下運(yùn)動(dòng),不計(jì)各構(gòu)件的自重和慣性力,求在圖示位置作用在曲柄上沿已知作用線的生產(chǎn)阻力Q,并討論機(jī)構(gòu)的自鎖問題.解:1.計(jì)算,繪制摩擦圓2.分析構(gòu)件2的受力,確定

21,

23,14的轉(zhuǎn)向以及R12,R32的受力方向.3.分析滑塊3的受力,確定以R43,R23的受力方向.作力三角形,求出R43,R23的大小4.分析曲柄1的受力,作力三角形,求出Q的大小5.機(jī)構(gòu)自鎖問題:曲柄位于2范圍內(nèi)自瑣212314R12R21R23R32R41BACF4311例:圖示偏心夾具中,已知偏心圓1的半徑r1=60mm,軸頸A的半徑rA=15mm,偏心距e=40mm,軸頸的當(dāng)量摩擦系數(shù)fv=0.2,圓盤1與工件2的摩擦系數(shù)f=0.14,求不加力F時(shí)機(jī)構(gòu)自鎖的最大楔角

.解:軸頸A的摩擦圓半徑:構(gòu)件1和2間的摩擦角:機(jī)構(gòu)自鎖條件:最大楔角為:FArA21R21-

R1A

er1RA1例:圖示偏心夾具中,已知偏心圓1的半徑r1=60mm,軸頸A125.5機(jī)械的效率效率的功用：衡量機(jī)械對(duì)能量的有效利用程度，是機(jī)械的重要質(zhì)量指標(biāo)之一；判別機(jī)械是否發(fā)生自鎖。機(jī)械上的力驅(qū)動(dòng)力生產(chǎn)阻力有害阻力輸入功Wd輸出功Wr損耗功Wf5.5.1機(jī)械效率的表達(dá)形式1.效率的定義機(jī)械在穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，輸入功等于輸出功與損耗功之和Wd=Wr+Wf效率：2.效率的其它表示方法（1）功率表示法5.5機(jī)械的效率效率的功用：衡量機(jī)械對(duì)能量的有效利用程度，是13（2）力和力矩表示法理想機(jī)械（不存在摩擦）：QP0PQ0力矩表示法：5.5.2效率的計(jì)算1.機(jī)器或機(jī)組的效率的計(jì)算（2）力和力矩表示法理想機(jī)械（不存在摩擦）：QP0PQ0力矩14（1）串聯(lián)

1

2

3

kW2WdWkW3Wk-1W1串聯(lián)機(jī)組的總效率等于各個(gè)機(jī)器效率的連乘機(jī)，串聯(lián)的機(jī)器越多，總效率越?。?）并聯(lián)并聯(lián)系統(tǒng)的總效率不僅與各機(jī)器的效率有關(guān)，而且也與輸入功的分配方式有關(guān)（1）串聯(lián)123kW2WdWkW3Wk-1W1串聯(lián)機(jī)15（3）混聯(lián)2.螺旋機(jī)構(gòu)效率的計(jì)算擰緊螺母的實(shí)際驅(qū)動(dòng)力矩：擰緊螺母的理想驅(qū)動(dòng)力矩：擰緊螺母的總效率：擰松螺母的總效率：螺旋機(jī)構(gòu)正反行程效率不同（3）混聯(lián)2.螺旋機(jī)構(gòu)效率的計(jì)算擰緊螺母的實(shí)際驅(qū)動(dòng)力矩：擰緊165.5.3機(jī)械的效率與自鎖在實(shí)際機(jī)械中，由于摩擦的存在以及驅(qū)動(dòng)力作用方向的問題，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)無論驅(qū)動(dòng)力如何增大，機(jī)械都無法運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為機(jī)械的自鎖。機(jī)械自鎖的條件:空轉(zhuǎn)自鎖有條件的自鎖5.5.3機(jī)械的效率與自鎖在實(shí)際機(jī)械中，由于摩擦的存在以及驅(qū)17螺旋機(jī)構(gòu)擰松螺母的自鎖條件:螺桿的螺旋升角小于或等于摩擦角會(huì)發(fā)生自鎖判斷機(jī)構(gòu)自鎖的方法:驅(qū)動(dòng)力作用于摩擦角（或摩擦圓）內(nèi)；0；驅(qū)動(dòng)力所能克服的阻抗力小于等于0螺旋機(jī)構(gòu)擰松螺母的自鎖條件:螺桿的螺旋升角小于或等于摩擦角會(huì)18圖示連桿機(jī)構(gòu)中，已知驅(qū)動(dòng)力矩Md和摩擦角如圖所示。圖中虛線小圓為轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦圓,Q為阻力1、直接在圖上畫出各運(yùn)動(dòng)副中反力作用線的位置和方向;2、寫出構(gòu)件3的力平衡方程式;畫出構(gòu)件3的力多邊形草圖。圖示連桿機(jī)構(gòu)中，已知驅(qū)動(dòng)力矩Md和摩擦角如圖所示。19第5章運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和機(jī)械效率課件20圖示偏心圓盤杠桿機(jī)構(gòu)。圓盤直徑d＝50mm，偏心距e＝5mm，接觸點(diǎn)B處的摩擦角φ＝30°；鉸鏈A、C處的摩擦圓半徑ρ＝5mm，設(shè)Q＝100N，試用圖解法求圖示位置時(shí)，需加在偏心圓盤上的主動(dòng)力矩M的大小。圖中圖示偏心圓盤杠桿機(jī)構(gòu)。圓盤直徑d＝50mm，偏心距e＝5mm