机械原理机原下篇的摩擦

第十二章机械中的摩擦和机械效率摩擦的作用：有害：效率降低、磨损.有利：联结、带传动、制动器FrictionintheMachineryandMechanicalEfficiency

机械中的摩擦和机械效率

摩擦应用带传动

机械中的摩擦和机械效率

摩擦应用摩擦轮传动

机械中的摩擦和机械效率

摩擦应用摩擦轮传动—端面无级变速器

机械中的摩擦和机械效率

摩擦应用摩擦轮传动—无级变速器

机械中的摩擦和机械效率

摩擦应用摩擦离合器单片式离合器多片式离合器

机械中的摩擦和机械效率

摩擦应用制动器

机械中的摩擦和机械效率研究内容：运动副的摩擦考虑摩擦时机构总反力方向确定机械效率的确定机械的自锁12.1运动副的摩擦12.11移动副的摩擦1.平面摩擦12.11移动副的摩擦F21=f·N21=f·Q

总反力的方向总反力滑块1所受的总反力R21与其对平面2的相对速度V12间的夹角总是（90°+）摩擦角

移动副摩擦

总反力向确定滑块1所受的总反力R21与其对平面2的相对速度V12间的夹角总是（90°+）

移动副的摩擦

移动副的摩擦自锁自锁条件滑块匀速上升

（正行程）2.斜面摩擦

移动副的摩擦滑块匀速下滑

（反行程）

移动副的摩擦

3.槽面摩擦

移动副的摩擦当量摩擦系数

移动副的摩擦工程问题解决方法——当量摩擦系数

移动副的摩擦当量摩擦角e=arctan

fe思考：槽斜面？

移动副的摩擦思考？

移动副的摩擦图示机床滑板的运动方向垂直于纸面。经测定接触面间的滑动摩擦系数为f=0.1。试求滑板的当量摩擦系数fe的大小。滑块匀速上升

（正行程）

斜面摩擦

移动副的摩擦

移动副的摩擦

总反力的方向滑块1所受的总反力R21与其对平面2的相对速度V12间的夹角总是（90°+）当量摩擦系数机械的自锁当量摩擦角12.12螺旋副

运动副的摩擦l螺纹导程z螺纹头数p螺距矩形螺纹三角形螺纹

螺旋副的摩擦机械原理研究方法：空间运动副问题转化为平面运动副问题螺旋副斜面移动副（1）螺杆与螺母之间的作用力集中在中径为d的圆柱面上。（2）螺杆与螺母之间的作用力集中在一段螺纹上。假设

螺旋副的摩擦螺杆逆Q力等速向上运动

螺旋副的摩擦螺杆顺Q力等速向下运动三角螺纹螺旋副的摩擦螺旋副的摩擦思考？传动螺纹应采用何种螺纹？联接螺纹应采用何种螺纹？12.12转动副的摩擦

运动副的摩擦径向轴颈与轴承止推轴颈与轴承轴颈与轴承运动情况

转动副的摩擦平衡条件

转动副的摩擦摩擦圆结论：转动副总反力确定方法

1.轴承对轴颈的总反力R将始终切于摩擦圆；

2.总反力对轴颈轴心O之矩的方向必与轴颈

相对于轴承的角速度的方向相反；

3.具体方向由构件平衡条件确定。

转动副的摩擦R思考？

转动副的摩擦结论：转动副总反力确定方法

1.轴承对轴颈的总反力R将始终切于摩擦圆；

2.总反力对轴颈轴心O之矩的方向必与轴颈

相对于轴承的角速度的方向相反；

3.具体方向由构件平衡条件确定。滑块1所受的总反力R21与其对平面2的相对速度V12间的夹角总是（90°+）

轴承对轴颈的总反力R将始终切于摩擦圆；

总反力对轴颈轴心O之矩的方向必与轴颈相对于轴承的角速度的方向相反；

具体方向由构件平衡条件确定。

运动副的摩擦工程问题解决方法

——当量摩擦系数螺旋副摩擦小结12.2考虑摩擦时的机构受力分析例1：图示曲柄滑块机构中，已知各构件的尺寸，各转动副的

半径及其相应的摩擦系数。在曲柄AB上作用有驱动力矩M1，

滑块上作用有工作阻力P。在不计各构件质量的情况下，

确定机构在图示位置各运动副中总反力作用线的位置。考虑摩擦时的机构受力分析（1）分析受力简单的连杆受力情况考虑摩擦时的机构受力分析初定反力方向；

切于摩擦圆；

构件i给连杆的总反力Ri2对回转中心的力矩方向与连杆对构件相对角速度方向2i

相反；

连杆所受外力平衡.考虑摩擦时的机构受力分析（2）分析滑块的受力情况考虑摩擦时的机构受力分析（3）分析曲柄的受力情况考虑摩擦时的机构受力分析思考：连杆机构受力分析考虑摩擦时的机构受力分析例2：凸轮机构受力分析作业1

图示为一曲柄滑块机构的三个不同位置，P为作用于活塞上的压力，转动副A及B上所画的虚线为摩擦圆，试决定在此三个位置时作用在连杆AB上的作用力的真实方向（连杆本身的重量及惯性力均略而不计）。作业2

图示的双滑块机构中，Q为滑块上的载荷，转动副A及B上所画的虚线为摩擦圆，试确定工作行程时各运动副总反力的真实方向。作业3

图示一摆动平底推杆盘形凸轮机构，转动副O及A处所画的虚线为摩擦圆。试确定工作行程时（M1为驱动力矩）各运动副总反力的真实方向。5.3机械的效率作用在机械上的力所作的功分为以下三类：输入功Wd：驱动力所作之功，相应的功率表示为Nd。输出功Wr：工作阻力所作之功，相应的功率表示为Nr。损耗功Wf：有害阻力所作之功，相应的功率表示为Nf。机械在稳定运转时，一个运动循环内：

Wd=Wr+Wf

机械效率：在一个运动循环内，输出功与输入功的比值。它表示机械对能量的有效利用程度机械的效率机械效率的求法：

计算法实验法经验法机械的效率机械的效率效率的力（力矩）表达理想机械：假设机械中不存在摩擦。机械的效率理想驱动力Po：理想机械克服同样生产阻力所需的驱动力。机械效率等于在克服同样生产阻力（矩）Q的情况下，理想驱动力（矩）Po与实际驱动力（矩）P之比值机械的效率理想驱动力Po：理想机械克服同样生产阻力所需的驱动力。机械的效率理想阻力矩Q0：同样驱动力下，理想机械所能克服的生产阻力。机械效率等于在同样驱动力情况下，机械所能克服的实际

阻力（矩）与理想阻力（矩）之比。机械的效率螺旋机构的效率螺母逆着Q力向上运动：

机械效率等于在克服同样生产阻力（矩）Q的情况下，

理想驱动力（矩）Po与实际驱动力（矩）P之比值。螺母在Q力作用下向下运动：机械效率等于在同样驱动力情况下，机械所能克服的实际

阻力（矩）与理想阻力（矩）之比。机械的效率机械效率的求法：计算法

实验法经验法机械的效率机械系统效率的实验测试方法机械的效率机械系统效率的实验测试方法机械的效率机械效率的求法：计算法实验法经验法机械系统效率的求法（自学）机械的效率12.4机械的自锁无论驱动力如何增大，机械都无法运转的现象称为机械的自锁。产生自锁现象的原因：驱动力有效分力小于摩擦力移动副自锁条件为：g<j

即推动力的合力T的作用线位于摩擦角内。机械的自锁机械的自锁斜面压力机机械的自锁-1213自锁条件?平衡条件机械的自锁平衡条件讨论：机械的自锁自锁现象的原因：

驱动力矩<摩擦力矩转动副的自锁条件：h<r

当外力的合力作用在转动副的摩擦圆内时，无论合力有多大，轴（处于静止状态时）都无法转动，处于自锁状态。机械的自锁运动副自锁条件：h机械的自锁机械的自锁机械的自锁机械的自锁机械的自锁条件：机械的自锁螺杆在Q力作用下向下运动：机械的自锁千斤顶反行程自锁条件：机械的自锁螺母在Q力作用下向下运动：自锁

条件：千斤顶反行程自锁条件：机械的自锁自锁

条件：思考？千斤顶反行程自锁：螺纹：细牙？粗牙？单头？多头？机械的自锁压榨机反行程自锁条件：机械的自锁压榨机反行程自锁条件：解:1分析各运动副的受力

机械的自锁压榨机反行程自锁条件：构件3R13+Q+R23=02根据力平衡条件列出

力平衡方程构件2R32+F+R12=0机械的自锁压榨机反行程自锁条件：3图解法：作力多边形R13+Q+R23=0R32+F+R12=0机械的自锁压榨机反行程自锁条件：4确定Q与P关系得：P=Qtg(-2)机械的自锁压榨机反行程自锁条件：5自锁条件反行程：Q—驱动力P—阻力实际阻力：

P=Qtg(-2)理想阻力：P0=Qtg机械效率：=P/P0=tg(-2)/tg

自锁条件：≤0tg(-2)≤0≤2机械摩擦的综合应用—平移式夹钳设计特点高度小、效率高，能充分

利用堆场空间每对钳腿可单独驱动，亦可

同时驱动，满足吊运T型板坯

的需要结构复杂、自重大，

相对价格较贵机械摩擦的综合应用—平移式夹钳设计电动平移夹钳的主要结构1—滑轮组（或吊架）2—上横梁3—驱动系统4—下横梁5—钳腿6—导向滑块机械摩擦的综合应用—平移式夹钳设计工作周期夹钳下降钳腿平移闭合

初始的夹紧力夹钳起吊导向滑块下滑夹紧完成提升、落下、

打开夹钳机械摩擦的综合应用—平移式夹钳设计机构简图机械摩擦的综合应用—平移式夹钳设计机械摩擦的综合应用—平移式夹钳设计三部分运动副摩擦：1、钳口与夹持物摩擦夹紧2、夹紧丝杠摩擦自锁3、滑块摩擦不自锁——顺利下滑机械摩擦的综合应用—平移式夹钳设计1、夹钳口摩擦副

滑块钳口挤压坯料，接触面的摩擦力用以平衡坯料重力。机械摩擦的综合应用—平移式夹钳设计2、夹紧丝杠摩擦副1）丝杠旋转带动螺母运动，使钳腿闭合产生初始夹紧力；2）施加预紧力后应保证丝杠与螺母自锁，防止因钳腿夹紧力增加而发生窜动。问题：1）如何设计相关参数保证自锁稳定？2）初始夹紧力选择多少合适？机械摩擦的综合应用—平移式夹钳设计滑块3、滑块摩擦副

1）保持接触压力

2）补偿变形。机械摩擦的综合应用—平移式夹钳设计滑块受力分析

忽略重力、弹簧力，确定总反力方向，由三力汇交平衡原理分析设计问题：需要综合考虑滑道倾角、三个接触面的摩擦系数等技术参数，使其远离自锁状态，否则就会导致卡死。机械摩擦的综合应用—平移式夹钳设计设计目标：

完成夹钳三个主要部分的摩擦设计，实现吊运功能，确保不发生掉坯事故。设计任务：1、夹持坯料接触面的摩擦特性分析