大理工机械设计基础课件第5章 摩擦与机械效率

第五章摩擦与机械效率教学要求教学重点与难点教学内容

教学要求

了解摩擦的概念及类型;掌握考虑摩擦时的平衡计算及自锁的条件熟悉运动副及机构中的摩擦、机械效率问题.

重点：摩擦、摩擦角、自锁、摩擦圆等概念;考虑摩擦时的平衡计算及自锁的条件。

难点：运动副的摩擦。

教学重点与难点§5-1摩擦的概念及类型

§5-2运动副及机构中的摩擦

§5-3机械效率与自锁一、滑动摩擦

1、静滑动摩擦力静滑动摩擦力就是接触面对物体作用的切向约束反力，它的方向与物体相对滑动趋势相反,即Ff=-F。摩擦的概念及类型2、最大静摩擦力静摩擦力的大小介于零与最大值之间，即0≤Ff≤Fmax静摩擦定律（库仑定律）:

Fmax=fFN

3、动滑动摩擦力如果F再继续增大物块将失去平衡而滑动,接触物体之间仍作用有阻碍相对滑动的阻力，这种阻力为动滑动摩擦力(动摩擦力)，用F′表示。F′=f′FN摩擦的概念及类型二、摩擦角和自锁现象1、摩擦角：全约束反力FR与公法线间的夹角的最大值φm。摩擦的概念及类型2、自锁现象物块平衡时，全反力必在摩擦角之内（）。Q与FR应等值、反向、共线，即（1）如果，则无论这个力多大，物块必保持静止。此现象为自锁现象。（2）如果，则无论这个力多小，物块一定滑动。三、考虑摩擦时求解物体的平衡问题的特点

摩擦的概念及类型

（1）分析物体受力时，必须考虑接触面间切向的摩擦力Ff，通常增加了未知量的数目；（2）列出补充方程，即，补充方程的数目与摩擦力数目相同；（3）由于物体平衡时摩擦力有一定的范围（即），所以有摩擦时平衡问题的解也有一定的范围，而不是一个确定的值。

例物块重G=1500N，放于倾角为30°的斜面上，它与斜面间的静摩擦系数为=0.2，动摩擦系数=0.18。物块受水平力F=400N。问物块是否静止，并求此时摩擦力的大小与方向。摩擦的概念及类型

四、滚动摩擦的概念在物体与水平面接触处，存在的阻碍磙子转动的反力偶M称为滚动摩擦力偶，滚动摩阻力偶矩的变化范围为滚动摩擦定律滚子滚动所需的水平拉力

滚子滑动所需的水平拉力一般情况下，有因而使滚子滚动比滑动省力得多。（1）平面及斜面摩擦（两构件单面接触）当滑块与平面组成移动副时，平面2作用在滑块1上的最大静摩擦摩擦力为

其中滑块1所受的总反力与其对平面2的相对速度间的夹角总是钝角

运动副及机构中的摩擦一、运动副中的摩擦1、移动副中的摩擦

运动副及机构中的摩擦滑块与斜面组成移动副时若滑块1沿斜面2上升，则驱动力大小为若滑块1沿斜面2下滑，则驱动力大小为

运动副及机构中的摩擦（2）槽面摩擦（两构件双面接触）若滑块1在水平驱动力Fd的作用下沿槽面2等速滑动则因而在铅垂力P和相同的情况下，槽面摩擦力比平面摩擦力大。

运动副及机构中的摩擦2、螺旋副中的摩擦（1）矩形螺纹副中的摩擦

拧紧螺母时：

防止螺母加速松脱时：当时，为负值。即若要使滑块下滑，则必须施加一个反向的力矩。（2）三角形螺纹副中的摩擦运动副及机构中的摩擦

三角形螺纹的拧紧和防松力矩分别为当时，为拧松力矩。因为，所以三角形螺纹的摩擦力矩较大，常用于紧固连接；矩形螺纹摩擦力矩小，效率较高，常用于传递动力的场合。

运动副及机构中的摩擦3、转动副中的摩擦（1）径向轴颈的摩擦①当时，轴颈将加速转动；②当时，轴颈将等速旋转；③当时，若轴颈原来是静止的，则仍保持原来的状态。摩擦圆半径自锁条件为

（2）止推轴径摩擦运动副及机构中的摩擦①对非跑合的止推轴承

②对跑合的止推轴承机械效率与自锁一、机械效率机械效率是衡量机械工作质量的重要指标。由于机械中总有摩擦存在，因而输出功总是小于输入功，又因则随损耗系数的增大，机械效率在下降。即机械在稳定运转时期，输入功等于输出功与损耗功之和。

机械效率与自锁二、机械的自锁如果机械效率，若机械原来是运动的，则它仍运动，保持机械的总动能不变；若机械原来是静止的，那么不论驱动力有多大，机械不能运动，即机械自锁。如果机械效率，这时机器原来是否运动，最终必处于静止状态。机械自锁的条件为矩形螺旋机构的自锁条件为三角形螺旋机构的自锁条件机械效率与自锁三、提高机械效率的途径

1.尽量简化机械传动系统，采用最简单的机构来满足工作要求，使功率传递通过运动副的数目越少越好。

2.选择合适的运动副形式，如转动副易保证运动副的配合精度，效率高；移动副不易保证配合精度，效率较低且容易发生自锁或楔紧等。

3.在满足强度、刚度等要求的情况下，不要盲目的增