机械设计机构中的摩擦、效率和自锁.ppt

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1、机构中的摩擦、效率和自锁p.17p.13一机构中的摩擦二机构中的效率计算三机构中的自锁现象一机构中的摩擦摩擦两物体直接接触有法向力作用作相对运动或有相对运动的趋势在机械的各运动副中都有摩擦存在。概述摩擦是影响机器工作性能的重要物理现象。1.摩擦对机器的不利影响（有害阻力）1）造成机器运转时的动力浪费机械效率2）使运动副元素受到磨损零件的强度、机器的精度和工作可靠性机器的使用寿命3）使运动副元素发热膨胀导致运动副咬紧卡死机器运转不灵活；4）使机器的润滑情况恶化机器的磨损机器毁坏。第四章运动副中的摩擦和机械效率如带传动

2、、摩擦轮、摩擦离合器、螺旋千斤顶中的摩擦等。机械效率与自锁运动副的摩擦2.摩擦对机器的有利影响为了提高机械效率：减少有害摩擦，充分利用有用摩擦。第四章运动副中的摩擦和机械效率二机械传动的效率一机械效率简介作用在机械上的力。机械运转过程是传力和作功的过程。作用在机械上的力有：驱动力、阻力、重力、惯性力和运动副反力。驱使机械产生运动的力。如各种原动力。特征是力与其作用点的速度方向相同或成锐角。作正功。称驱动功或输入功(Wd)。阻止机械产生运动的力。特征是力与其作用点的速度方向相反或成钝角。作负功。分有效阻力和有害阻力。有效阻力即生产阻力——作功

3、为有效功或输出功(Wr)。有害阻力即非生产阻力——作功为损耗功(Wf)。如摩擦力、介质阻力等。在某些情况下可转化为有效阻力或驱动力。驱动力：阻力：第四章运动副中的摩擦和机械效率机械效率由运动构件质心的加速度引起的。在一个运动循环中，惯性力作功为0。减速运动时，为驱动力；加速度运动时，为阻力。惯性力：上述诸力在运动副两元素接触处引起的作用力。成对出现。对整个机构是内力；对单一构件是外力。分解为正压力（法向）和摩擦力（切向）。运动副反力：分析摩擦与效率的关系：研究机械中的摩擦及其对机械效率的影响,通过合理设计,改善机械运转性能和提高机械效率,是

4、摆在设计工作者面前的重要任务。第四章运动副中的摩擦和机械效率机械效率机械稳定运转时：一、机械效率的表达形式输入功输出功损耗功机械效率定义：输出功和输入功的比值，反映了输入功在机械中的有效利用程度。Wd＝Wr＋Wf第四章运动副中的摩擦和机械效率机械效率三机械中的自锁现象一个机械是否会发生自锁，可以通过分析组成机械的各个环节的自锁情况来判断。若一个机械的某个环节发生自锁,则该机械必发生自锁。自锁条件不论作用于机械中的驱动力大小如何，机械在驱动力的方向可能产生的最大摩擦力大于或等于驱动力，则该机械必发生自锁。自锁条件也可借机械效率的计算式来判断机

5、械是否自锁和分析自锁产生的条件。第四章运动副中的摩擦和机械效率自锁驱动力不超过它产生的摩擦阻力，即此时驱动力所做的功总小于或等于由它所产生的摩擦阻力所作的功。此时机械的效率小于或等于零WdWf当h=0时，机械处于临界自锁状态；当h<0时，其绝对值越大，表明自锁越可靠。第四章运动副中的摩擦和机械效率自锁机械通常有正反两个行程，它们的机械效率一般并不相等。反行程的效率小于零的机械称为自锁机械。自锁机械常用于卡具、螺栓联接、起重装置和压榨机械上。但自锁机械的正行程效率都较低,因而在传递动力时,只适用功率小的场合。第四章运动副中的摩擦和机械效率自

6、锁1运动副中的摩擦滑动摩擦（低副）滚动摩擦（高副）—摩擦小三种情况，即平面摩擦、斜面摩擦和槽面摩擦。研究移动副、螺旋副和转动副中的摩擦。一、移动副的摩擦1、平面摩擦滑块1与水平面2构成移动副。第四章运动副中的摩擦和机械效率运动副中的摩擦铅垂载荷法向反力水平力摩擦力，与v12反向。总反力摩擦角库仑定律滑块1的总反力1、总反力R21的方向恒与相对运动速度方向成一钝角（90°+ρ），与接触面公法线成ρ。2、当移动副的几何形状改变时，会改变N21的大小，产生较平面摩擦大的摩擦力。R21N21F212V12PQ1P第四章运动副中的摩擦和机械效率运动

7、副中的摩擦R212V121自锁条件ρρR212V12ρR212V12FF自锁自锁(边界情况)不自锁ρFρR21N21F212V12FPQ1第四章运动副中的摩擦和机械效率运动副中的摩擦2、斜面摩擦1）滑块沿斜面等速上升（正行程）+PQR21Q——铅垂载荷(阻力)；P——水平驱动力；R21——滑块1所受的总反力。求P。力的平衡方程：作力的三角形，求解P。第四章运动副中的摩擦和机械效率运动副中的摩擦分析前述摩擦中的自锁自锁时，0则>90°>90º-第四章运动副中的摩擦和机械效率运动副中的摩擦2）滑块沿斜面等速下降（反行

8、程）Q——驱动力；P’——阻止滑块加速下滑的阻力；R21’——滑块1所受的总反力。-P’QR21’第四章运动副中的摩擦和机械效率运动副中的摩擦分析前述摩擦中的自锁下降：自锁时