燕大機(jī)械原理復(fù)習(xí)市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

第四章：機(jī)械中摩擦和機(jī)械效率

——4.0引言

效率是衡量機(jī)械性能主要指標(biāo)，對于一部機(jī)器，其效率大小在很大程度上取決于機(jī)械中摩擦所引發(fā)功率損耗。研究機(jī)械中摩擦主要目標(biāo)在于尋找提升機(jī)械效率路徑，另外，運(yùn)動副中摩擦力是一個主要有害阻力，它使運(yùn)動副元素受到磨損，從而降低了零件強(qiáng)度和工作壽命，有時因摩擦發(fā)燒而造成零件膨脹，使機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活，甚至卡死。摩擦力怎樣產(chǎn)生？表面凹凸不平；分子引力；二者兼之。清華大學(xué)，溫詩鑄（摩擦學(xué)）1第1頁第四章：機(jī)械中摩擦和機(jī)械效率

——4.1移動副中摩擦F21QN21Pv12F21=f

N21f為摩擦系數(shù)N21大小與接觸面幾何形狀相關(guān)N21=Q1.平面接觸2第2頁第四章：機(jī)械中摩擦和機(jī)械效率

——4.1移動副中摩擦QN21=Q/sinθ2.槽面接觸3.圓柱面接觸N21/2N21/2QN21=kQk=1~π/23第3頁第四章：機(jī)械中摩擦和機(jī)械效率

——4.1移動副中摩擦2.槽面接觸3.圓柱面接觸F21=f

N21

=f

Q1.平面接觸F21=f

N21

=f

Q/sinθF21=f

N21

=k

f

Qfv

當(dāng)量摩擦系數(shù)fv

=ffv

=f/sinθfv

=k

f使不一樣接觸形狀移動副中摩擦力計(jì)算和大小比較大為簡化F21=fv

Q4第4頁第四章：機(jī)械中摩擦和機(jī)械效率

——4.1移動副中摩擦目標(biāo)：為方便機(jī)械受力分析F21QN21P

R21tanφ

=F21/N21=fN21/N21=fφ

=arctanf摩擦角R21偏斜法向反力一摩擦角φ偏斜方向與相對速度方向相反總反力方向確定：5第5頁第四章：機(jī)械中摩擦和機(jī)械效率

——4.2螺旋副中摩擦矩形螺紋螺旋副中摩擦α為螺紋升角,且α=arctan(l/πd2).l=zPhQ/2PM=Pd2/2=Qtan(φ+α)

d2/2

QQ/2P=Qtan(φ+α

)M’=P’d2/2=Qtan(α-φ)

d2/2

6第6頁第四章：機(jī)械中摩擦和機(jī)械效率

——4.2螺旋副中摩擦三角形螺紋螺旋副中摩擦β為螺紋工作面牙形斜角M=Pd2/2=Qtan(φv+α)

d2/2

M’=P’d2/2=Qtan(α-φv)

d2/2

槽形半角θ≈90-

βfv

=f/sinθ=f/sin（90-β）7第7頁第四章：機(jī)械中摩擦和機(jī)械效率

——4.3轉(zhuǎn)動副中摩擦徑向軸頸總反力確定依據(jù)力平衡條件，確定不計(jì)摩擦?xí)r總反力方向；計(jì)算摩擦?xí)r總反力應(yīng)與摩擦圓相切；總反力R21對軸心之矩方向必與軸頸相對于軸承相對角速度方向相反。8第8頁第四章：機(jī)械中摩擦和機(jī)械效率

——4.3轉(zhuǎn)動副中摩擦驅(qū)動力矩與徑向載荷合成一個協(xié)力Q當(dāng)h=ρ時，協(xié)力Q與摩擦圓相切，Md=Mf，軸1等速轉(zhuǎn)動；當(dāng)h>ρ時，協(xié)力Q作用線在摩擦圓外，Md>Mf，軸1加速轉(zhuǎn)動;當(dāng)h<ρ時，協(xié)力Q作用線與摩擦圓相割，Md<Mf，軸1減速轉(zhuǎn)動，直至停頓。圖4-6c高副按移動副方式處理總反力9第9頁第四章：機(jī)械中摩擦和機(jī)械效率

——4.5機(jī)械效率及自鎖概念機(jī)械輸出功（Wr）與輸入功(Wd)之比稱為機(jī)械效率，以η表示，損失功(Wf)與輸入功(Wd)之比稱為機(jī)械損失系數(shù)或損失率，以ξ表示；Wd=Wr+Wfη=Wr/Wd=1-Wf/Wd=1-ξξ>0;η<110第10頁理想驅(qū)動力實(shí)際驅(qū)動力理想驅(qū)動力矩實(shí)際驅(qū)動力矩實(shí)際工作阻力理想工作阻力實(shí)際工作阻力矩理想工作阻力矩第四章：機(jī)械中摩擦和機(jī)械效率

——4.5機(jī)械效率及自鎖11第11頁機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械效率⑴串聯(lián)⑵并聯(lián)任一機(jī)器效率很低會使整個機(jī)組效率極低，串聯(lián)機(jī)器數(shù)目越多，效率越低要提升并聯(lián)機(jī)組效率，應(yīng)著重提升傳遞功率大路線效率⑶混聯(lián)先分別計(jì)算，合成后按串聯(lián)或并聯(lián)計(jì)算12第12頁第四章：機(jī)械中摩擦和機(jī)械效率

——4.5機(jī)械效率及自鎖自鎖：機(jī)械從自由度上來說是能夠運(yùn)動，因存在摩擦力以及驅(qū)動力作用方向問題，有時出現(xiàn)不論驅(qū)動力怎樣增大，機(jī)械都無法運(yùn)動現(xiàn)象意義：1）機(jī)械應(yīng)在某方向上含有自鎖性，以滿足生產(chǎn)及安全要求。如起重機(jī)，千斤頂要求反行程自鎖；

2）為使機(jī)械能實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動，設(shè)計(jì)機(jī)械傳動必須防止自鎖現(xiàn)象發(fā)生；3）為消除和利用自鎖現(xiàn)象，都要研究機(jī)械發(fā)生自鎖原因和自鎖條件反行程自鎖機(jī)械普通正行程效率較低13第13頁第四章：機(jī)械中摩擦和機(jī)械效率

——4.5機(jī)械效率及自鎖移動副發(fā)生自鎖條件為：在移動副中，假如作用于滑塊上驅(qū)動力作用在其摩擦角之內(nèi)轉(zhuǎn)動副發(fā)生自鎖條件為：作用在軸頸上驅(qū)動力作用于摩擦圓之內(nèi)14第14頁第四章：機(jī)械中摩擦和機(jī)械效率

——4.5機(jī)械效率及自鎖自鎖判斷：1.從單個運(yùn)動副自鎖條件來判斷；2.依據(jù)效率η≤0來判斷；3.依據(jù)生產(chǎn)阻力小于或者等于零來判斷；4.依據(jù)自鎖定義來判斷，及生產(chǎn)阻力一定時，