機械中的摩擦和機械效率5

1、 內(nèi) 容概述運動副中的摩擦和計及摩擦時的力分析機械的效率和自鎖重重 點點 運動副摩擦分析及其在簡單機構(gòu)力分析中的應用；機械效率以及自鎖條件。 摩擦是影響機器工作性能的重要物理現(xiàn)象 摩擦導致：1. 磨損 零件強度下降 壽命下降 運動副間隙增大 傳動精度下降 2. 機械效率降低 3. 發(fā)熱 運動副間隙變小 卡死 措施：滾動代替滑動 選用優(yōu)質(zhì)潤滑油 選用耐磨材料 應用： 皮帶傳動 摩擦輪傳動 摩擦離合器 制動器 夾具 摩擦是通過運動副對整個機器工作性能發(fā)生影響的1 1 概述概述 2 2 運動副中的摩擦和自鎖運動副中的摩擦和自鎖 R21 總反力 摩擦角總反力與法線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 時，不論F多大，也無法使滑塊移動 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P130 圖5-20 已知 Q，f求 反行程自鎖條件根據(jù)移動副的自鎖條件解： = - 2 2 V12R R2121（驅(qū)動力）（驅(qū)動力）1R212V121P二、槽面移動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，為半徑作的圓稱為摩擦圓摩擦圓， 為摩擦圓半徑摩擦圓半徑。Md12QO12R21

4、F21N2112Q12R21Q12R211221Q12R211221轉(zhuǎn)動付總反力方位線的確定1）R21與載荷Q大小相等，方向相反；2）R21的作用線必切于摩擦圓；3）R21產(chǎn)生的摩擦力矩與12轉(zhuǎn)動方向相反。 Q與M合成得QMhd討論：R212112QhR212112QhR212112Qh1）當h時，Md Mf 有輸出功 2）當h=時，Md=Mf 保持平衡，原轉(zhuǎn)動仍勻速轉(zhuǎn)動；原靜止仍靜止3）當h時，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，效率最

5、高當摩擦角不變時，效率是升角的函數(shù)。見右圖42由2.螺旋機構(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，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 機械效率和自鎖機械效率和自鎖 一、一、 機械效率機械效率 1）定義）定義 機械在一個穩(wěn)定運動周期內(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 說明機械對能源的利用程度越高，即效率越高。 機械效率是衡量機械工作質(zhì)量的重要指標 2 ）效率的幾種表達方式）效率的幾種表達方式dfdfddrWWWWWWW1功功率（5-2）dfdfddrdrdrNNNNNNNtWtWWW1/（5-2） 同理 若設(shè)在同樣的驅(qū)動力 P作用下, 所能克服的理想生產(chǎn)阻力為Q0 F 驅(qū)動力 Q 生產(chǎn)阻力VF 、 VQ 分別為 F、 Q作用點沿各自作用線方向的速度力QFVVFQ0FFQFFQVFVQFQ00理想機械中( 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,機械原 來運轉(zhuǎn)只能保持空轉(zhuǎn)，機械原靜止 仍只能靜止不動 3. 0 Wr 0 Wd Wf 機械原靜止仍靜止,原運動也將減速 最終停止運動 0 是不能使機械啟動