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1. 学习要求
掌握移动副和转动副中摩擦力和总反作用力的分析
确定简单机械的机械效率及自锁条件。
2. 学习的重点及难点
移动副和转动副中的摩擦力
螺旋副中的驱动力及机械效率的计算
总反作用力的大小和方向的确定
机械效率的计算
机械的自锁现象和自锁条件的确定
3. 学面机构的力分析。 学习本章之前应该复习第四章的相关内容。
四种效率的表达式,要弄清它们的推导前提和 各自的应用场合。
了解计算机械效率中涉及的基本概念。
通过掌握串联与并联情况下的机械效率运算, 灵活计算混联情况下的机械效率计算。
理解判断机械自锁的三种方法:直接判定,机 械效率判定和生产阻力判定。
研究机械摩擦的目的
摩擦在机械中的影响:
负作用:使机械的效率降低;使运动副元素受到磨损,因而降低零件的强度、机械的精度和工作寿命;使零件发热膨胀,将导致机械运转不灵活,甚至卡死,并使润滑情况恶化。
积极作用:不少机械是利用摩擦来工作的。例如常见的带传动、摩擦离合器等
本章研究的主要内容
几种最常见的运动副中的摩擦的分析;
机械效率的计算
由于摩擦的存在而可能发生的所谓机械的“自锁”现象,以及自锁现象发生的条件等
运动副中的摩擦
摩擦力的分类
低副:滑动摩擦
高副:滑动摩擦,滚动摩擦(由于滚动摩擦力远小于滑动摩擦力,所以一般只考虑滑动摩擦)
摩擦力中的基本概念
摩擦角
滑块1和水平面2组成了一个滑动运动副。R21是F21和N21的矢量合力,也称为反作用力之合。R21和N21的夹角φ称为摩擦角。
当量摩擦系数和当量摩擦角
当构成移动副的两构件之间的接触面不是平面时,为了计算方便,引入了当量摩擦系数fv 和当量摩擦角 φv 。引入这个概念后,我们就可以把形状复杂的接触面之间的摩擦问题,当作平面摩擦问题来处理,从而使计算过程简化。
摩擦圆
摩擦圆的半径ρ=r*f
ρ=r*f
总反力
正反力N与摩擦力F的合力称为总反力R,即 R=N+F
移动副中的摩擦力
摩擦力的大小
摩擦力的大小与载荷和移动副的运动接触面有关:
1.平面摩擦
按库仑定律计算可以写为以下公式:
2.槽面摩擦
若令
则可以改写为
F21=f N21= f v Q
3.半圆柱面摩擦
设构件1的法向反力之数量和为N21’,矢量之合为N21,显然N21’> N21 =Q。 设N21’=kQ 其中k=1~π/2 。 k为运动副中与接触面情况有关的系数。
K的取值情况:
点线接触 1
半圆周均匀接触 π/2
其余情况 1~π/2
F21=f N21’=fkQ= f v Q
f v =fk f v:当量摩擦系数