機(jī)械中的摩擦和機(jī)械效率5

1、 內(nèi) 容概述運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和計(jì)及摩擦?xí)r的力分析機(jī)械的效率和自鎖重重 點(diǎn)點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)副摩擦分析及其在簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)力分析中的應(yīng)用；機(jī)械效率以及自鎖條件。 摩擦是影響機(jī)器工作性能的重要物理現(xiàn)象 摩擦導(dǎo)致：1. 磨損 零件強(qiáng)度下降 壽命下降 運(yùn)動(dòng)副間隙增大 傳動(dòng)精度下降 2. 機(jī)械效率降低 3. 發(fā)熱 運(yùn)動(dòng)副間隙變小 卡死 措施：滾動(dòng)代替滑動(dòng) 選用優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑油 選用耐磨材料 應(yīng)用： 皮帶傳動(dòng) 摩擦輪傳動(dòng) 摩擦離合器 制動(dòng)器 夾具 摩擦是通過(guò)運(yùn)動(dòng)副對(duì)整個(gè)機(jī)器工作性能發(fā)生影響的1 1 概述概述 2 2 運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和自鎖運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和自鎖 R21 總反力 摩擦角總反力與法線(xiàn)方向所夾的銳角不變212121FNRs

2、in FPfNfNNFtg21212121tgcossin自鎖條件自鎖條件 一、平面移動(dòng)副的摩擦力分析力分析若 P F21 靜止的滑塊仍然靜止tgFfNFcos2121tgtg結(jié)論：當(dāng) 時(shí)，不論F多大，也無(wú)法使滑塊移動(dòng) 自鎖R21N21F212V12FPQ1自鎖自鎖R212V121自鎖條件自鎖條件 R212V12R212V12FF自鎖自鎖自鎖自鎖(邊界情況邊界情況)不自鎖不自鎖FV12R21Q321例：見(jiàn)P130 圖5-20 已知 Q，f求 反行程自鎖條件根據(jù)移動(dòng)副的自鎖條件解： = - 2 2 V12R R2121（驅(qū)動(dòng)力）（驅(qū)動(dòng)力）1R212V121P二、槽面移動(dòng)副的摩擦力分析力分析fNF

3、21212vfFFcos21N211Q2sinffvffv槽面接觸的摩擦力大于平面接觸的摩擦力cossin221FNsincos221FNsincos22121fFfNF令若 Ft Ff 靜止的滑塊仍然靜止 自鎖自鎖sin FFttgcossinvvtgf自鎖條件自鎖條件vQ12FnN21N2121QFV12Ft三、轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦（軸頸摩擦）QN212121FNR 力分析力分析002121RMQRd221221221211fNFNR 2121rFR全反力021rFMd或rfrffRrFv221211 以軸頸中心為圓心，為半徑作的圓稱(chēng)為摩擦圓摩擦圓， 為摩擦圓半徑摩擦圓半徑。Md12QO12R21

4、F21N2112Q12R21Q12R211221Q12R211221轉(zhuǎn)動(dòng)付總反力方位線(xiàn)的確定1）R21與載荷Q大小相等，方向相反；2）R21的作用線(xiàn)必切于摩擦圓；3）R21產(chǎn)生的摩擦力矩與12轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。 Q與M合成得QMhd討論：R212112QhR212112QhR212112Qh1）當(dāng)h時(shí)，Md Mf 有輸出功 2）當(dāng)h=時(shí)，Md=Mf 保持平衡，原轉(zhuǎn)動(dòng)仍勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；原靜止仍靜止3）當(dāng)h時(shí)，Md 0 得20QPR21 V12PQR212 ） 滑塊沿斜面等速下行力分析維持力021RQP)(tgQPtgQP0 效率tgtgPP)(0自鎖條件0)(tgtg 0dd得 = 45 /2 時(shí)，效率最

5、高當(dāng)摩擦角不變時(shí)，效率是升角的函數(shù)。見(jiàn)右圖42由2.螺旋機(jī)構(gòu)的效率和自鎖)(2222tgQddPM)(0tgtgPP反行程)(2222tgQddPM矩形螺紋矩形螺紋 正行程三角形螺紋三角形螺紋)(2222vtgQddPM)(0vtgtgPP松脫螺母)(2222tgQddPMtgtgPP)(0 擰緊螺母v 矩形螺紋效率高，用于傳動(dòng)，三角形螺紋摩擦大，效率低，自鎖性好，用于聯(lián)接。結(jié)論：結(jié)論：3 3 機(jī)械效率和自鎖機(jī)械效率和自鎖 一、一、 機(jī)械效率機(jī)械效率 1）定義）定義 機(jī)械在一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，根據(jù)能量守恒定律可知 輸入功 = 輸出功 + 損失功 即 Wd = Wr + Wf （5-1） 式中:

6、 Wd 輸入功 Wr 輸出功 Wf 損失功 在 Wd 相同的條件下 Wf Wr 說(shuō)明機(jī)械對(duì)能源的利用程度越高，即效率越高。 機(jī)械效率是衡量機(jī)械工作質(zhì)量的重要指標(biāo) 2 ）效率的幾種表達(dá)方式）效率的幾種表達(dá)方式dfdfddrWWWWWWW1功功率（5-2）dfdfddrdrdrNNNNNNNtWtWWW1/（5-2） 同理 若設(shè)在同樣的驅(qū)動(dòng)力 P作用下, 所能克服的理想生產(chǎn)阻力為Q0 F 驅(qū)動(dòng)力 Q 生產(chǎn)阻力VF 、 VQ 分別為 F、 Q作用點(diǎn)沿各自作用線(xiàn)方向的速度力QFVVFQ0FFQFFQVFVQFQ00理想機(jī)械中( Wf = 0， 0 = 1) 設(shè)克服同樣的生產(chǎn)阻力Q 所需要的驅(qū)動(dòng)力為F0由代入(P115 a)得QFVQVF0FQVFVQ000QQQFFQVFVQFQ代入(P115 a)得力矩00QQddMMMM(P115 c)FQdrFVQVNN (P115 a) 0 Wr 0 有輸出功 Wr 2. = 0 Wr = 0 Wd = Wf 輸入功全部用以克服摩擦力,機(jī)械原 來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)只能保持空轉(zhuǎn)，機(jī)械原靜止 仍只能靜止不動(dòng) 3. 0 Wr 0 Wd Wf 機(jī)械原靜止仍靜止,原運(yùn)動(dòng)也將減速 最終停止運(yùn)動(dòng) 0 是不能使機(jī)械啟動(dòng)