机械中的摩擦和机械效率5

1、 内 容概述运动副中的摩擦和计及摩擦时的力分析机械的效率和自锁重重 点点 运动副摩擦分析及其在简单机构力分析中的应用；机械效率以及自锁条件。 摩擦是影响机器工作性能的重要物理现象 摩擦导致：1. 磨损 零件强度下降 寿命下降 运动副间隙增大 传动精度下降 2. 机械效率降低 3. 发热 运动副间隙变小 卡死 措施：滚动代替滑动 选用优质润滑油 选用耐磨材料 应用： 皮带传动 摩擦轮传动 摩擦离合器 制动器 夹具 摩擦是通过运动副对整个机器工作性能发生影响的1 1 概述概述 2 2 运动副中的摩擦和自锁运动副中的摩擦和自锁 R21 总反力 摩擦角总反力与法线方向所夹的锐角不变212121FNRs

2、in FPfNfNNFtg21212121tgcossin自锁条件自锁条件 一、平面移动副的摩擦力分析力分析若 P F21 静止的滑块仍然静止tgFfNFcos2121tgtg结论：当 时，不论F多大，也无法使滑块移动 自锁R21N21F212V12FPQ1自锁自锁R212V121自锁条件自锁条件 R212V12R212V12FF自锁自锁自锁自锁(边界情况边界情况)不自锁不自锁FV12R21Q321例：见P130 图5-20 已知 Q，f求 反行程自锁条件根据移动副的自锁条件解： = - 2 2 V12R R2121（驱动力）（驱动力）1R212V121P二、槽面移动副的摩擦力分析力分析fNF

3、21212vfFFcos21N211Q2sinffvffv槽面接触的摩擦力大于平面接触的摩擦力cossin221FNsincos221FNsincos22121fFfNF令若 Ft Ff 静止的滑块仍然静止 自锁自锁sin FFttgcossinvvtgf自锁条件自锁条件vQ12FnN21N2121QFV12Ft三、转动副的摩擦（轴颈摩擦）QN212121FNR 力分析力分析002121RMQRd221221221211fNFNR 2121rFR全反力021rFMd或rfrffRrFv221211 以轴颈中心为圆心，为半径作的圆称为摩擦圆摩擦圆， 为摩擦圆半径摩擦圆半径。Md12QO12R21

4、F21N2112Q12R21Q12R211221Q12R211221转动付总反力方位线的确定1）R21与载荷Q大小相等，方向相反；2）R21的作用线必切于摩擦圆；3）R21产生的摩擦力矩与12转动方向相反。 Q与M合成得QMhd讨论：R212112QhR212112QhR212112Qh1）当h时，Md Mf 有输出功 2）当h=时，Md=Mf 保持平衡，原转动仍匀速转动；原静止仍静止3）当h时，Md 0 得20QPR21 V12PQR212 ） 滑块沿斜面等速下行力分析维持力021RQP)(tgQPtgQP0 效率tgtgPP)(0自锁条件0)(tgtg 0dd得 = 45 /2 时，效率最

5、高当摩擦角不变时，效率是升角的函数。见右图42由2.螺旋机构的效率和自锁)(2222tgQddPM)(0tgtgPP反行程)(2222tgQddPM矩形螺纹矩形螺纹 正行程三角形螺纹三角形螺纹)(2222vtgQddPM)(0vtgtgPP松脱螺母)(2222tgQddPMtgtgPP)(0 拧紧螺母v 矩形螺纹效率高，用于传动，三角形螺纹摩擦大，效率低，自锁性好，用于联接。结论：结论：3 3 机械效率和自锁机械效率和自锁 一、一、 机械效率机械效率 1）定义）定义 机械在一个稳定运动周期内，根据能量守恒定律可知 输入功 = 输出功 + 损失功 即 Wd = Wr + Wf （5-1） 式中:

6、 Wd 输入功 Wr 输出功 Wf 损失功 在 Wd 相同的条件下 Wf Wr 说明机械对能源的利用程度越高，即效率越高。 机械效率是衡量机械工作质量的重要指标 2 ）效率的几种表达方式）效率的几种表达方式dfdfddrWWWWWWW1功功率（5-2）dfdfddrdrdrNNNNNNNtWtWWW1/（5-2） 同理 若设在同样的驱动力 P作用下, 所能克服的理想生产阻力为Q0 F 驱动力 Q 生产阻力VF 、 VQ 分别为 F、 Q作用点沿各自作用线方向的速度力QFVVFQ0FFQFFQVFVQFQ00理想机械中( Wf = 0， 0 = 1) 设克服同样的生产阻力Q 所需要的驱动力为F0由代入(P115 a)得QFVQVF0FQVFVQ000QQQFFQVFVQFQ代入(P115 a)得力矩00QQddMMMM(P115 c)FQdrFVQVNN (P115 a) 0 Wr 0 有输出功 Wr 2. = 0 Wr = 0 Wd = Wf 输入功全部用以克服摩擦力,机械原 来运转只能保持空转，机械原静止 仍只能静止不动 3. 0 Wr 0 Wd Wf 机械原静止仍静止,原运动也将减速 最终停止运动 0 是不能使机械启动