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1、机械中的摩擦和机械效率本讲稿第一页，共十五页 摩擦是影响机器工作性能的重要物理现象 摩擦导致：1.磨损 零件强度下降 寿命下降 运动副间隙增大 传动精度下降 2.机械效率降低 3.发热 运动副间隙变小 卡死 措施：滚动代替滑动 选用优质润滑油 选用耐磨材料 应用：皮带传动 摩擦轮传动 摩擦离合器 制动器 夹具 摩擦是通过运动副对整个机器工作性能发生影响的1 1 概述概述本讲稿第二页，共十五页 2 2 运动副中的摩擦和自锁运动副中的摩擦和自锁 R21 总反力 摩擦角总反力与法线方向所夹的锐角不变自锁条件自锁条件 一、平面移动副的摩擦力分析力分析若 P F21 静止的滑块仍然静止结论：当 时，不论
2、F多大，也无法使滑块移动 自锁R21N21F212V12FPQ1自锁自锁本讲稿第三页，共十五页R212V121自锁条件自锁条件 R212V12R212V12FF自锁自锁自锁自锁(边界情况边界情况)不自锁不自锁F本讲稿第四页，共十五页V12R21Q321例：见P130 图5-20 已知 Q，f求 反行程自锁条件根据移动副的自锁条件解：=-2 2 V12R R2121（驱动力）（驱动力）1R212V121P本讲稿第五页，共十五页二、槽面移动副的摩擦力分析力分析N211Q2槽面接触的摩擦力大于平面接触的摩擦力令若 Ft Ff 静止的滑块仍然静止 自锁自锁自锁条件自锁条件Q12FnN21N2121QF
3、V12Ft本讲稿第六页，共十五页三、转动副的摩擦（轴颈摩擦）QN 力分析力分析全反力或 以轴颈中心为圆心，为半径作的圆称为摩擦圆摩擦圆，为摩摩擦圆半径擦圆半径。Md12QO12R21F21N21本讲稿第七页，共十五页12Q12R21Q12R211221Q12R211221转动付总反力方位线的确定1）R21与载荷Q大小相等，方向相反；2）R21的作用线必切于摩擦圆；3）R21产生的摩擦力矩与12转动方向相反。本讲稿第八页，共十五页 Q与M合成得讨论：R212112QhR212112QhR212112Qh1）当h时，Md Mf 有输出功 2）当h=时，Md=Mf 保持平衡，原转动仍匀速转动；原静止
4、仍静止3）当h时，Md 0 得本讲稿第十页，共十五页QPR21 V12PQR212）滑块沿斜面等速下行力分析维持力 效率自锁条件 得 =45/2 时，效率最高当摩擦角不变时，效率是升角的函数。见右图42由本讲稿第十一页，共十五页2.螺旋机构的效率和自锁反行程矩形螺纹矩形螺纹 正行程三角形螺纹三角形螺纹松脱螺母 拧紧螺母 矩形螺纹效率高，用于传动，三角形螺纹摩擦大，效率低，自锁性好，用于联接。结论：结论：本讲稿第十二页，共十五页3 3 机械效率和自锁机械效率和自锁 一、一、机械效率机械效率 1）定义）定义 机械在一个稳定运动周期内，根据能量守恒定律可知 输入功=输出功+损失功 即 Wd=Wr+W
5、f （5-1）式中:Wd 输入功 Wr 输出功 Wf 损失功 在 Wd 相同的条件下 Wf Wr 说明机械对能源的利用程度越高，即效率越高。机械效率是衡量机械工作质量的重要指标 2）效率的几种表达方式）效率的几种表达方式功功率（5-2）（5-2）本讲稿第十三页，共十五页 同理 若设在同样的驱动力 P作用下,所能克服的理想生产阻力为Q0 F 驱动力 Q 生产阻力VF、VQ 分别为 F、Q作用点沿各自作用线方向的速度力理想机械中(Wf =0，0=1)设克服同样的生产阻力Q 所需要的驱动力为F0由代入(P115 a)得代入(P115 a)得力矩(P115 c)(P115 a)本讲稿第十四页，共十五页 0 Wr 0 有输出功 Wr 2.=0 Wr=0 Wd=Wf 输入功全部用以克服摩擦力,机械原 来运转只能保持空转，机械原静止 仍只能静止不动 3.0 Wr 0 Wd Wf 机械原静止仍静止,原运动也将减速 最终停止运动 0 是不能使机械启动运转的,这种现象称为机械的自锁自锁 自锁条件自锁条件：0 由于 =Wr/Wd =P0 /P =Q/Q0 即 Wr 0 或 Q 0 0二、二、机械的自锁机械的自锁本讲稿第十五页，共十五页