工程力學(xué)摩擦精品課件

1、工程力學(xué)摩擦第1頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三主要內(nèi)容 考慮摩擦?xí)r的物體平衡 滾動摩阻的概念 滑動摩擦 摩擦角和自鎖現(xiàn)象2第2頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三滑動摩擦本章將介紹滑動摩擦及滾動摩阻定律,由于摩擦是一種極其復(fù)雜的物理一力學(xué)現(xiàn)象,這里僅介紹工程中常用的近似理論重點研究有摩擦存在時物體的平衡問題。兩個表面粗糙的物體,當(dāng)其接觸表面之間有相對滑動趨勢或相對滑動時,彼此作用有阻礙相對滑動的阻力,即滑動摩擦力。摩擦力作用于相互接觸處方向與相對滑動的趨勢或相對滑動的方向相反它的大小根據(jù)主動力作用的不同可以分為三種情況,即靜滑動摩擦力,最大靜滑動摩

2、擦力和動滑動摩擦力。3第3頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三滑動摩擦平衡必須考慮摩擦本圖應(yīng)去掉約束一、靜滑動摩擦力4第4頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三滑動摩擦靜滑動摩擦力及最大靜滑動摩擦力在粗糙的水平面上放置一重為P的物體,該物體在重力P和法向反力FN的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。今在該物體上作用一大小可變化的水平拉力F,當(dāng)拉力F由零值逐漸增加但不很大時,物體僅有相對滑動趨勢,但仍保持靜止。可見支承面對物體除法向約束力外,還有一個阻礙物體沿水平面向右滑動的切向約束力,此力即靜滑動摩擦力,簡稱靜摩擦力5第5頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，

3、星期三滑動摩擦當(dāng)主動力達到一定數(shù)值時候，物體處于臨界平衡狀態(tài)，摩擦力達到最大值最大靜滑動摩擦力簡稱最大靜摩擦力，如果主動力繼續(xù)增大，物體將失去平衡，開始滑動庫侖摩擦定律靜滑動摩擦系數(shù)，量綱為一，大小由實驗確定只與材料和表面情況有關(guān)，與接觸面積大小無關(guān)所以增大摩擦力的途徑為：加大正壓力,加大摩擦系數(shù)6第6頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三滑動摩擦當(dāng)摩擦力達到最大時，如果主動力繼續(xù)增大，物體將失去平衡，開始滑動，接觸面仍有阻礙滑動的阻力，稱為動滑動摩擦力，簡稱動摩擦力二、動滑動摩擦力方向：沿接觸處的公切線，與相對滑動趨勢反向大小動摩擦系數(shù)，量綱為一，大小由實驗確定對多數(shù)材料，

4、通常情況7第7頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三摩擦角和自鎖現(xiàn)象一、摩擦角全約束力物體處于臨界平衡狀態(tài)，全約束力與公法線的夾角叫做摩擦角全約束力和法線間的夾角的正切等于靜滑動摩擦系數(shù)。當(dāng)物體滑動趨勢的方向改變時，全約束力作用線隨之改變，在臨界狀態(tài)下，作用線將劃出一個以接觸點為頂點的圓錐成為摩擦錐8第8頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三摩擦角和自鎖現(xiàn)象二、自鎖現(xiàn)象物體平衡時，靜摩擦力不可能超過最大值，全約束力作用線不可能超過摩擦角9第9頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三摩擦角和自鎖現(xiàn)象測定摩擦系數(shù)的一種簡易方法10第10頁，共30

5、頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三摩擦角和自鎖現(xiàn)象斜面與螺紋自鎖條件斜面自鎖條件螺紋自鎖條件如果千斤頂螺桿螺母之間摩擦因數(shù)為0.1為了保證千斤頂自鎖11第11頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三考慮滑動摩擦?xí)r物體的平衡問題考慮滑動摩擦?xí)r物體的平衡問題仍為平衡問題，平衡方程照用，求解步驟與前面基本相同。幾個新特點畫受力圖時，必須考慮摩擦力，補充方程嚴格區(qū)分物體處于臨界、非臨界狀態(tài)物體平衡時，摩擦力有一定的范圍，問題的解也在一個范圍內(nèi)，而不是一個確定值12第12頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三考慮滑動摩擦?xí)r物體的平衡問題例題4-1重物P放在斜

6、面上，它與斜面間的摩擦因數(shù) 已知，求物體處于平衡時，水平推力的范圍解：使物塊有上滑趨勢時推力為 畫物塊受力圖,建平衡方程解得:13第13頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三考慮滑動摩擦?xí)r物體的平衡問題例題4-1重物P放在斜面上，它與斜面間的摩擦因數(shù) 已知，求物體處于平衡時，水平推力的范圍解：使物塊有下滑趨勢時推力為 畫物塊受力圖,建平衡方程解得:14第14頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三考慮滑動摩擦?xí)r物體的平衡問題為使物塊靜止如果不計摩擦力，或者摩擦因數(shù)為零，平衡時解答是唯一的注意1:哈工大第六版理論力學(xué)P114倒數(shù)第六行有原則錯誤應(yīng)該為注意2:摩擦

7、力方向必須預(yù)先準(zhǔn)確判定，不能假定15第15頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三考慮滑動摩擦?xí)r物體的平衡問題例題4-2圖示凸輪機構(gòu)，推桿與滑道之間的為摩擦系數(shù) 滑道寬度為b，凸輪與推桿接觸處的摩擦不計，問a多大時，推桿才不至于被卡住解：取挺桿為研究對象，受力分析如圖16第16頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三考慮滑動摩擦?xí)r物體的平衡問題建立平衡方程由前兩個方程：17第17頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三考慮滑動摩擦?xí)r物體的平衡問題解:設(shè)鼓輪被制動處于平衡狀態(tài),對鼓輪例題4-3制動器構(gòu)造和幾何尺寸如圖所示，制動塊與凸輪表面之間的摩擦

8、因數(shù)為 ，求制動鼓輪所需鉛直力F。注意:哈工大第六版理論力學(xué)P117(b) 式有錯誤F改為FT18第18頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三考慮滑動摩擦?xí)r物體的平衡問題以閘桿為研究對象第2式得到：19第19頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三考慮滑動摩擦?xí)r物體的平衡問題例題4-4地面上放有均質(zhì)木箱，已知：(1)當(dāng)D處為拉力F=1kN時，木箱是否平衡?(2)能保持木箱平衡的最大拉力?解:（1）取木箱為對象，設(shè)其處于平衡狀態(tài)木箱不會滑動木箱不會翻倒20第20頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三考慮滑動摩擦?xí)r物體的平衡問題(2)為求保持木箱

9、平衡的最大拉力，可以分別求出使木箱滑動的臨界拉力，使木箱翻倒的臨界拉力，二者取最小值，即為所求解得木箱翻倒的條件保持木箱平衡的最大拉力對此題，先解答完(2),自然有(1)21第21頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三滾動摩阻（擦）的概念靜滾動摩阻（擦）22第22頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三滾動摩阻（擦）的概念滾動摩阻力偶滾動摩阻力偶矩隨著主動力F的增加到一定值時，滾子處于臨界狀態(tài)，滾動摩阻力偶矩達到最大值滾動摩阻系數(shù)，長度量綱，單位mm23第23頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三滾動摩阻（擦）的概念滾動摩阻（擦）系數(shù)的物理意

10、義滾動摩擦力和滑動摩擦力一般情況下24第24頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三滾動摩阻（擦）的概念使圓輪滾動比滑動省力的原因某型號車輪半徑輪胎作用在混凝土路面上滾動摩擦力遠小于滑動摩擦力25第25頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三滾動摩阻（擦）的概念例題4-5半徑為R的滑輪B上作用有力偶，輪上繞有細繩拉住半徑為R重量為P的圓柱，已知：求:使系統(tǒng)平衡時，力偶矩MB的最大最小值解：取圓柱為研究對象，圓柱在即將滾動的臨界狀態(tài)下，滾動力偶矩達到最值當(dāng)繩子的拉力達到最大時，圓柱有向上滾動的趨勢當(dāng)繩子的拉力達到最小時，圓柱有向下滾動的趨勢26第26頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三滾動摩阻（擦）的概念解:（1）取圓柱為研究對象，設(shè)圓柱有向下滾動趨勢（2）設(shè)圓柱有向上滾動趨勢系統(tǒng)平衡時27第27頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三滾動摩阻（擦）的概念例題4-6拖車總重 P，車輪半徑R，坡度和滾動摩阻系數(shù)已知，其它尺寸如圖，牽引力與坡面平行求：拉動拖車最小牽引力解:取整體為研究對象三個方程，七個未知數(shù)靜摩擦因數(shù)沒有給出，不能補充如下方程滾動摩阻系數(shù)已知28第28頁，共30頁，2022年，5月20日，3點54分，星期三滾動