机械中的摩擦和机械效率

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,Friction in the Machinery and Mechanical Efficiency,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,F,21,= f N,21,= f Q,总反力的,方向,总反力,滑块,1,所受的总反力,R,21,与其对平面,2,的相对速度,V,12,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,R,21,与其对平面,2,的相对速度,V,12,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,f,e,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,f,e,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,R,21,与其对平面,2,的相对速度,V,12,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,R,21,与其对平面,2,的相对速度,V,12,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,M,1,，,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,R,i2,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（,M,1,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,W,d,：,驱动力所作之功，相应的功率表示为,N,d,。,输出功,Wr,：,工作阻力所作之功，相应的功率表示为,Nr,。,损耗功,W,f,：,有害阻力所作之功，相应的功率表示为,N,f,。,机械在稳定运转时，一个运动循环内：,W,d,=,W,r,+,W,f,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,P,o,：,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）,P,o,与实际驱动力（矩）,P,之比值,机械的效率,理想驱动力,P,o,：,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,Q,0,：,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）,P,o,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, -,12, ,13,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,机械的自锁,螺母在,Q,力作用下向下运动：,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,:,无论驱动力如何增大，机械都无法运转的现象,.,自锁现象的原因：驱动力,(,矩）有效分量小于 摩擦力,(,矩）,自锁条件,：,运动副自锁,机械的自锁,小结,机械中的摩擦和机械效率,熟练掌握考虑摩擦时机构总反力方向确定,正确理解机械的自锁的概念,理解掌握工程问题处理解决方法,当量摩擦系数,螺旋副摩擦问题,本章小结,例,:,在图示铰链四杆机构中，已知机构的位置、各机件的尺寸和驱动力,F,，各转动副的半径和当量摩擦系数均为,r,和,f,e,。,若不计各构件重力、惯性力，求,:,各转动副中反作用力的作用线和作用在从动件,3,上的 阻力偶矩,M3,的方向,。,例,:,在图示偏心夹具中，已知轴颈,O,的半径,r,0,、当量摩擦系数,f,e,、 偏心距,e,、偏心圆盘,1,的半径,r,1,以及它与工件,2,之间的摩擦系数,f,，求,:,不加力,F,仍能夹紧工件时的楔紧角,。,