第5章运动副中的摩擦和机械效率课件.ppt

1、5.2 移动副中的摩擦移动副中的摩擦5.2.1 水平面平滑块的摩水平面平滑块的摩擦擦FFyFxFfRnRBA驱动力驱动力F切向力切向力: Fx=Fsina法向力法向力 : Fy=Fcosa总反力总反力R法向反力法向反力: Rn=Rcos摩擦力摩擦力 : Ff=RsinFf=fRntg =Ff/Rn =f 称为摩擦角称为摩擦角:R与与Rn之间的夹角之间的夹角结论结论:(1)摩擦角的大小由摩擦系数摩擦角的大小由摩擦系数决定决定,与驱动力的大小和方向无关与驱动力的大小和方向无关; (2)总反力总反力R与滑块运动方向总是与滑块运动方向总是 成成90+ 角角90+ Rn=Fy=FcosaFx=Fsina

2、=Fftga/tg 结论结论:(1)a ,FxFf:滑块加速运动滑块加速运动;(2) a= ,Fx=Ff:滑块等速运动或保持静止状态滑块等速运动或保持静止状态;(3)a ,Fx ,非矩形螺纹摩擦大非矩形螺纹摩擦大,自锁性好自锁性好,用于联接用于联接;矩形螺矩形螺纹摩擦小纹摩擦小,效率高用于传动效率高用于传动.5.4 转动副中的摩擦转动副中的摩擦径向轴颈与轴承径向轴颈与轴承止推轴颈与轴承止推轴颈与轴承5.4.1径向轴颈与轴承径向轴颈与轴承平衡条件平衡条件:210QR0fMM21fMR21121TfN令 ：2222121212111QRNTNf121121211ffMTrf NrQ rf Q rf

3、f :当量摩擦系数当量摩擦系数,取决于摩擦取决于摩擦表面的状态、材料和工作条表面的状态、材料和工作条件等，由实验决定。件等，由实验决定。r :轴颈的轴颈的半径半径5.4.2摩擦圆摩擦圆21fMf Q rf rRQ以轴颈以轴颈O为圆心，为圆心， 为半为半径所做的圆为摩擦圆径所做的圆为摩擦圆结论：结论：R21与摩擦圆相切与摩擦圆相切,所形成的所形成的Mf与与w12方向相反方向相反,与与Q等值反向。等值反向。Q和和MQ=QMhQ轴颈等速转动或静止不动轴颈等速转动或静止不动fhMMfhMMfhMM轴颈加速转动轴颈加速转动轴颈减速转动至静止不动轴颈减速转动至静止不动或保持静止不动状态或保持静止不动状态h

4、为转动副的自锁条件为转动副的自锁条件 21 23 14R12R21R23R32R41BACF4321QR43FR43R23R21QR41R232 BACR212 BB例例:图示曲柄滑块机构机构图示曲柄滑块机构机构:已知各构件尺寸已知各构件尺寸,各转动副半径及其当量各转动副半径及其当量摩擦系数摩擦系数,以及滑块与导路间的摩擦系数以及滑块与导路间的摩擦系数.机构在已知驱动力机构在已知驱动力F的作用的作用下运动下运动,不计各构件的自重和惯性力不计各构件的自重和惯性力,求在图示位置作用在曲柄上沿求在图示位置作用在曲柄上沿已知作用线的生产阻力已知作用线的生产阻力Q,并讨论机构的自锁问题并讨论机构的自锁问

5、题.解解:1.计算计算 ,绘制摩擦圆绘制摩擦圆2.分析构件分析构件2的受力的受力,确定确定 21, 23, 14的转向以及的转向以及R12,R32的的受力方向受力方向.3.分析滑块分析滑块3的受力的受力,确定确定以以R43,R23的受的受力方向力方向.作力三角形作力三角形,求出求出R43,R23的大小的大小4.分析曲柄分析曲柄1的受力的受力, 作力三作力三角形角形,求出求出Q的大小的大小5.机构自锁问题机构自锁问题:曲柄位于曲柄位于 2 范围内自琐范围内自琐sinABABl例例:图示偏心夹具中图示偏心夹具中,已知偏心圆已知偏心圆1的半径的半径r1=60mm,轴颈轴颈A的半径的半径rA=15mm

6、,偏心距偏心距e=40mm,轴颈的当量摩擦系数轴颈的当量摩擦系数fv=0.2,圆盘圆盘1与与工件工件2的摩擦系数的摩擦系数f=0.14,求不加力求不加力F时机构自锁的最大楔角时机构自锁的最大楔角 .解解:轴颈轴颈A的摩擦圆半径的摩擦圆半径:3Af rm m构件构件1和和2间的摩擦角间的摩擦角:7 58artgf机构自锁条件机构自锁条件:1sin()sinersin(7 58 )0.2829最大楔角为最大楔角为:24 24FArA21R21-R1A er1RA15.5机械的效率机械的效率效率的功用：衡量机械对能量的有效利用程度，效率的功用：衡量机械对能量的有效利用程度，是机械的是机械的 重要质量

7、指标之一重要质量指标之一；判别机械是否发生自锁。判别机械是否发生自锁。机械上的力机械上的力驱动力驱动力生产阻力生产阻力有害阻力有害阻力输入功输入功Wd输出功输出功Wr损耗功损耗功Wf5.5.1机械效率的表达形式机械效率的表达形式1.效率的定义效率的定义机械在稳定运动的一个运动循环中，机械在稳定运动的一个运动循环中，输入功等于输出功与损耗功之和输入功等于输出功与损耗功之和Wd = Wr+ Wf效率：效率：1frddWWWW输 出 功输 入 功12.效率的其它表示方法效率的其它表示方法（1）功率表示法）功率表示法1frddNNNN输 出 功 率输 入 功 率（2）力和力矩表示法）力和力矩表示法Qr

8、dPQNNP理想机械（不存在理想机械（不存在摩擦）：摩擦）：QP0PQ0001QPQP001QPQP0PP理 想 驱 动 力实 际 驱 动 力0QQ实 际 阻 力理 想 阻 力力矩表示法：力矩表示法：理 想 驱 动 力 矩实 际 阻 力 矩实 际 驱 动 力 矩理 想 阻 力 矩5.5.2效率的计算效率的计算1.机器或机组的效率的计算机器或机组的效率的计算（1）串联）串联123kW2WdWkW3Wk-1W1kdWW312121kdkWWWWWWWW123k 1i且串联机组的总效率等于各个机器效率的串联机组的总效率等于各个机器效率的连乘机，串联的机器越多，总效率越小连乘机，串联的机器越多，总效率

9、越小（2）并联）并联12dkWWWW121122rkkKWWWWWWW112212kkrdkWWWWWWWW并联系统的总效率不仅与各机并联系统的总效率不仅与各机器的效率有关，而且也与输入器的效率有关，而且也与输入功的分配方式有关功的分配方式有关m inm axii （ 各相 等 ）（3）混联）混联串串 联 效 率 ：并并 联 效 率 ： 串并总 效 率 ：=2.螺旋机构效率的计算螺旋机构效率的计算00()MFrQr tg拧紧螺母的实际驱动力矩：拧紧螺母的实际驱动力矩：拧紧螺母的理想驱动力矩：拧紧螺母的理想驱动力矩：00( )MQr tg拧紧螺母的总效率：拧紧螺母的总效率：0MtgMtg（）拧松

10、螺母的总效率：拧松螺母的总效率：tgtg （）螺旋机构正反螺旋机构正反行程效率不同行程效率不同5.5.3机械的效率与自锁机械的效率与自锁在实际机械中，由于摩擦的存在以及驱动力作用方向的问在实际机械中，由于摩擦的存在以及驱动力作用方向的问题，有时会出现无论驱动力如何增大，机械都无法运转的题，有时会出现无论驱动力如何增大，机械都无法运转的现象，这种现象称为机械的自锁。现象，这种现象称为机械的自锁。机械自锁的条件机械自锁的条件:00空转空转自锁自锁有条件的自锁有条件的自锁螺旋机构拧松螺母的自锁条件螺旋机构拧松螺母的自锁条件:0tgtg （）螺杆的螺旋升角小于或螺杆的螺旋升角小于或等于摩擦角会发生自锁

11、等于摩擦角会发生自锁判断机构自锁的方法判断机构自锁的方法:驱动力作用于摩擦角（或摩擦圆）内；驱动力作用于摩擦角（或摩擦圆）内；0；驱动力所能克服的阻抗力小于等于驱动力所能克服的阻抗力小于等于0图示连杆机构中，已知驱动力矩图示连杆机构中，已知驱动力矩Md和摩擦角如图所示。和摩擦角如图所示。图中虚线小圆为转动副的摩擦圆图中虚线小圆为转动副的摩擦圆,Q为阻力为阻力 1、直接在图上画出各运动副中反力作用线的位置和方向、直接在图上画出各运动副中反力作用线的位置和方向; 2、写出构件、写出构件3的力平衡方程式的力平衡方程式;画出构件画出构件3的力多边形草图。的力多边形草图。mmlmmlCDBC1545，m

12、mNmmmmfl/5/5 . 1，图示偏心圆盘杠杆机构。圆盘直径图示偏心圆盘杠杆机构。圆盘直径d d50mm50mm，偏心距，偏心距e e5mm5mm，接触，接触点点B B处的摩擦角处的摩擦角3030；铰链；铰链A A、C C处的摩擦圆半径处的摩擦圆半径5mm5mm，设设Q Q100N100N，试用图解法求图示位置时，需加在偏心圆盘上的主动，试用图解法求图示位置时，需加在偏心圆盘上的主动力矩力矩M M的大小。图中的大小。图中精品课件精品课件！精品课件精品课件！5.4.3止推径向轴颈或轴承止推径向轴颈或轴承1、非跑合的止推轴承：轴、非跑合的止推轴承：轴端各处的压强相等端各处的压强相等332223fRrMfQRr2、跑合的止推轴承：轴端、跑合的止推轴承：轴端各处的压强不相等，离中心各处的压强不相等，离中心远的部分磨损较快，因而压远的部分磨损较快，因而压强减小强减小;离中心近的部分磨离中心近的部分磨损较慢，因而压强增大。损较慢，因而压强增大。12fMRrQ（）f