《运动副中摩擦力》PPT课件.ppt

4-4运动副中摩擦力的确定,一般情况下：摩擦力有害,有时：摩擦力有益,所以，要了解运动副中摩擦力的情况，及其分析计算方法，了解考虑摩擦时运动副约束反力的确定。,影响机械效率可能发生机械自锁破坏润滑磨损,减少影响,利用摩擦力作功利用自锁工作,充分发挥其作用,一、研究摩擦的有关理论和概念,V1,V2,FN21,FR21,Ff21,V12,2,1,1,2,*摩擦,*干滑动摩擦中分析摩擦力的基本理论：库仑定律大小：Ff21=fFN21=fG方向：向着阻止相对运动或相对运动趋势的方向,*相对运动方向问题：若V1V2则V12，F21，F12若V1V2则V12，F21，F12,*基本概念：（1）总反力FR21：摩擦力与正压力的合力；（2）总反力FR21的方向与相对运动速度V12的方向成钝角：900+（3）摩擦角：总反力FR21与正压力FN21的夹角tg=Ff21/FN21=f,滚动摩擦、滑动摩擦,干摩擦流体摩擦,G,F,二、移动副中摩擦力及总反力的确定,构造型式：平面摩擦、楔形摩擦等。,1.平面摩擦（平滑块）时的摩擦力：,设：驱动力为P，其分力为F和G；则:FN21=GFf21=fFN21=fG,tg=Ff21/FN21=f,FR212=FN212+Ff212,2.楔形摩擦（楔形滑块）时的摩擦力,V形槽导轨：楔角为2；载荷为G；驱动力为F,当量摩擦系数,当量摩擦角,可见，fvf，v，有利于增大摩擦力。靠摩擦力作功的皮带传动用此结构。,当=900时，fv=fvmin=f，v=,显然：2(FN21/2)sin=GFN21=G/sin,而：Ff21/2=(FN21/2)f=（G/2sin）fFf21=（f/sin）G,令：fv=f/sin则：Ff21=fvG,与fv对应：v=arctgfv,摩擦力计算：,当楔角对称于载荷G时，则两侧产生相等的正压力(FN21/2)和摩擦力（Ff21/2）,可见，引入当量摩擦系数fv，则可将楔形摩擦问题转化为平面摩擦问题。当量摩擦系数fv仅与运动副元素的几何形状有关。,同理，半圆面摩擦（圆皮带）引入fv后，也可转化为平面摩擦。见P87。,fv=f/sinFf21=fvG,Ff21=fvGfv=fk,k=1/2与接触面接触情况有关的系数,点、线接触,沿整个半圆周面均匀接触,介于两者之间,G,总之，移动副中摩擦力：Ff21=fvG,3.移动副中总反力及受力分析（等速运动）例：斜面平滑块（平滑块+斜面）,G,F,V12,V12,1,2,（1）正行程：F-驱动力，G-生产阻力,滑块平衡：F+G+FR21=0,力矢量多边形：F/G=tg（+）F=Gtg（+）,-驱动力与生产阻力的关系,G,F,V12,1,2,FR21,FR21,G,F,+,正行程,反行程,滑块沿斜面上行和下行时，载荷G当方向不变时，所起的作用不同。设：上行-正行程下行-反行程,（2）反行程：G-驱动力，F-工作阻力,滑块平衡：F+G+FR21=0,G,F,V12,1,2,FR21,FR21,F,G,-,-,显然：tg（-）=F/GF=Gtg（-）,正行程形式：F=Gtg（+（-）,例：P123斜面压榨机，驱动力F，工件需压紧力G，摩擦系数f。求：为产生G需多大的F?GF若撤掉F，下斜块2可能在工件弹性恢复力G的作用下发生后退，导致工件松脱。问：为防止工件松脱，至少需在滑块2上保持多大的防松力F?F,G-阻力F-驱动力,G-驱动力F-阻力,解：GF?G-阻力，F-驱动力,3滑块：G+FR13+FR23=0FR23=Gcos/cos(+2)-正弦定理2滑块：F+FR32+FR12=0F=Gtg(+2),F?F-阻力，G-驱动力F+FR32+FR12=0G+FR13+FR23=0,FR12,FR23,FR13,G,FR23,F,FR32,FR12,900+,900-,+2,900-(+2),3,2,FR32,FR13,F,1,1,F=Gtg(+（-2）)F=Gtg(-2),V21,V23,V32,V31,F,G,4.螺旋副中的摩擦及受力分析,螺杆卷绕在圆柱体上的斜面螺母沿斜面滑动的滑块,斜面机构,螺纹：矩形、三角形,d2,tg=/d2=zt/d2,导程,头数,螺距,中径,F-扳手力M=Fd2/2,螺旋机构,G,G,1).矩形螺纹螺旋副,正行程-拧紧螺母：F-驱动力G-阻力,对照斜面平滑块时的公式有：F=Gtg(+)M=(d2/2)Gtg(+)-拧紧螺母需施加的扳手力矩,反行程-放松螺母：G-驱动力F-阻力-相当于滑块在载荷G作用下沿斜面等速下降,F=Gtg（-）M=(d2/2)Gtg(-)-放松螺母所需力矩,d2,V,V,G,F,相当于斜面平滑块,G,F,2).普通螺纹（三角形螺纹）螺旋副,要认识到：运动情况及要关心的问题与矩形螺纹完全相同。运动副元素的形状与矩形螺纹的有所不同。,所以，矩形螺纹的公式都能用，只是要将f用fv、用v代替即可,楔形：fv=f/sin=f/sin(900-)=f/cosv=arctgfv,拧紧螺母所需力矩：M=(d2/2)Gtg(+v)放松螺母所需力矩：M=(d2/2)Gtg(v),结论：ffv，因此三角形螺纹比矩形螺纹更容易实现自锁。螺纹联接件用三角形螺纹；传动用矩形螺纹。,G,G,-螺纹工作面牙形半角,-楔形槽面半角,相当于楔形滑块+斜面,二、转动副中摩擦力及总反力的确定,例：轴与轴承、连杆机构铰链、止推轴承等等。,径向轴颈与轴承,止推轴颈（轴端）与轴承,1.径向轴颈的摩擦分析内容：轴颈与轴承的摩擦力矩的计算；轴承2对轴颈1的总反力的大小和作用线；,对于跑合过的径向轴颈（有一定间隙-线接触）分析如下：,若在B点轴颈平衡，有：M=MfG+FR21=0,总反力FR21：FR212=FN212+Ff212而Ff21=fFN21摩擦力矩Mf：Mf=Ff21r,大小：FR21=GFR212=FN212+(fFN21)2=G2方向：FR21与G平行=,分析结论：,摩擦力矩Mf=Ff21r=fVFR21r=fVGr,令=fVr-摩擦圆半径,则：Mf=FR21=G可见：Mf,用于判断考虑摩擦时转动副的约束反力,M,例1判断考虑摩擦时转动副处的约束反力,解：应用关于总反力的有关结论步骤：找二力杆，从此杆开始分析；判断受拉或受压；作摩擦圆：判断转动副相对运动方向；作出FR12、FR32；分析其它杆（由已知条件）：见P.92例4-1,2杆,2杆受拉,-21、23均顺时,FR12,FR32,2.轴端摩擦（止推轴承）,设：环形微面积ds=2d则：dFN=pds=2pd,dFf=fdFN=2fpddMf=dFf=2fp2d,FN=rRpds=2rRpd=G,Mf=rRdFf=2frRp2d,讨论：新轴端（未跑合）：紧密程度基本相同，即p=常数,所以：Mf=2