机械原理摩擦与效率优秀课件.ppt

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1、机械原理摩擦与效率第1页，本讲稿共32页机械原理第四章2运动副运动副接触形式接触形式摩擦力（矩）摩擦力（矩）当量摩擦系数当量摩擦系数移移动动副副平面接触平面接触槽面接触槽面接触圆柱面接触圆柱面接触矩形螺纹螺旋副矩形螺纹螺旋副 拧紧拧紧 放松放松三角形螺纹螺旋副三角形螺纹螺旋副 拧紧拧紧 放松放松转转动动副副轴颈轴颈轴端轴端新轴端新轴端跑合跑合轴端轴端一运动副中的摩擦一运动副中的摩擦第2页，本讲稿共32页机械原理第四章3二考虑摩擦时机构的受力分析二考虑摩擦时机构的受力分析 关键是确定运动副中总反力的方向关键是确定运动副中总反力的方向1)1)移动副移动副 总反力作用线的方向可如下确定：总反力作用线

2、的方向可如下确定：(1)R(1)R2121与移动副两元素接触面的公法线偏斜一摩擦角与移动副两元素接触面的公法线偏斜一摩擦角 或或 ；(2)R(2)R2121对公法线的偏斜方向与构件对公法线的偏斜方向与构件1 1相对构件相对构件2 2的相对运动的相对运动 速度速度v v1212方向相反。方向相反。第3页，本讲稿共32页机械原理第四章42 2）转动副）转动副 总反力的作用线方向可以根据以下三点来确定总反力的作用线方向可以根据以下三点来确定；(1)(1)在不考虑摩擦的情况下在不考虑摩擦的情况下,由力的由力的平衡条件初步确定总反力的方向；平衡条件初步确定总反力的方向；(2)(2)总反力应切于摩擦圆；总

3、反力应切于摩擦圆；(3)(3)总反力总反力R R2121对轴颈中心的对轴颈中心的力矩方向与轴颈力矩方向与轴颈1 1相对轴承相对轴承2 2的相的相对角速度对角速度 的方向相反。的方向相反。第4页，本讲稿共32页机械原理第四章5（1）从二力杆开始；）从二力杆开始；（2）在在不不考考虑虑摩摩擦擦力力的的情情况况下下，初初步步确确定定总总反反力力的方向；的方向；（3）再再考考虑虑摩摩擦擦，确确定定出出移移动动副副或或转转动动副副中中总总反反力力的真实作用线的方位。的真实作用线的方位。3 3）确定机构中运动副总反力方向的步骤）确定机构中运动副总反力方向的步骤*注意：注意：）二力杆的两作用力共线，且大小相

4、等、方向相反；二力杆的两作用力共线，且大小相等、方向相反；）三力杆的三个作用力应汇交于一点。三力杆的三个作用力应汇交于一点。第5页，本讲稿共32页机械原理第四章6 三机构的效率计算三机构的效率计算(有三种表达形式有三种表达形式)(1)(1)功形式：功形式：式中式中W Wd d、W Wr r，、，、W Wf f分别表示输入功、输出功和损失功。分别表示输入功、输出功和损失功。(2)(2)功率形式：功率形式：式式中中N Nd d、N Nr r、N Nf f分别表示输入功率、输出功率和损失功率分别表示输入功率、输出功率和损失功率.(3)(3)力或力矩形式：力或力矩形式：式式中中P P0 0、M M0

5、0分分别别为为机机械械的的理理想想驱驱动动力力、理理想想驱驱动动力力矩矩；P P、M M分别为机械的实际驱动力、实际驱动力矩。分别为机械的实际驱动力、实际驱动力矩。对对于于机机构构的的效效率率，通通常常用用力力或或力力矩矩形形式式计计算算公公式式来来汁汁算算较为方便。较为方便。第6页，本讲稿共32页机械原理第四章7 对于整台机器或由许多机器组成的机组，其效率可根据对于整台机器或由许多机器组成的机组，其效率可根据其组成的各机构、运动副效率或各台机器的效率，按下述三其组成的各机构、运动副效率或各台机器的效率，按下述三种不同的组成方式分别计算：种不同的组成方式分别计算：(1)(1)串联：串联：(2)

6、(2)并联：并联：(3)(3)混联：混联：第7页，本讲稿共32页机械原理第四章8四四.机构的自锁条件机构的自锁条件1.1.根据运动副的自锁条件判定机构是否自锁根据运动副的自锁条件判定机构是否自锁 机构中某一运动副发生自锁则该机构也必发生自锁机构中某一运动副发生自锁则该机构也必发生自锁.移动副的自锁条件为驱动力作用于摩擦角之内移动副的自锁条件为驱动力作用于摩擦角之内;转动副的自锁条件为驱动力作用于摩擦圆之内转动副的自锁条件为驱动力作用于摩擦圆之内;螺旋副的自锁条件为螺纹升角小于或等于螺旋副的摩擦角或螺旋副的自锁条件为螺纹升角小于或等于螺旋副的摩擦角或当量摩擦角当量摩擦角.第8页，本讲稿共32页机

7、械原理第四章9 2.2.机械的效率小于或等于零时机械自锁机械的效率小于或等于零时机械自锁;3.3.机械能克服的生产阻力机械能克服的生产阻力Q Q小于或等于小于或等于0 0时机械自锁时机械自锁;4.4.作用在构件上的驱动力在产生有效分力的同时也产生作用在构件上的驱动力在产生有效分力的同时也产生摩擦力，而驱动力产生的有效分力总小于或等于由其引起摩擦力，而驱动力产生的有效分力总小于或等于由其引起的最大摩擦力时机械自锁。的最大摩擦力时机械自锁。第9页，本讲稿共32页机械原理第四章10以连杆以连杆2 2为研究对象为研究对象4-1.已知各摩擦圆及阻力矩已知各摩擦圆及阻力矩 (或阻力或阻力 ),试画出反力试

8、画出反力 的作用线的作用线.第10页，本讲稿共32页机械原理第四章114-2.4-2.已知各摩擦圆及摩擦角，试画出各运动副反力的作已知各摩擦圆及摩擦角，试画出各运动副反力的作用线及方向用线及方向.以杆以杆1 1和杆和杆3 3为研究对象为研究对象第11页，本讲稿共32页机械原理第四章124-3.图示为一锁紧机构，已知各部分尺寸和接触面的摩擦系数图示为一锁紧机构，已知各部分尺寸和接触面的摩擦系数f，转动副，转动副A、B、C处的虚线圆代表摩擦圆。在处的虚线圆代表摩擦圆。在P力作用下工作力作用下工作面上产生夹紧力面上产生夹紧力Q。试画出此时个运动副中的各反力作用线的。试画出此时个运动副中的各反力作用线

9、的位置和方向（不考虑各构件的质量和转动惯量）。位置和方向（不考虑各构件的质量和转动惯量）。第12页，本讲稿共32页机械原理第四章13第13页，本讲稿共32页机械原理第四章14第14页，本讲稿共32页机械原理第四章154-4.4-4.试导出图示斜面压榨机的效率计算公式与自锁条件试导出图示斜面压榨机的效率计算公式与自锁条件 (1)(1)受力分析受力分析解解:1.1.工作行程工作行程第15页，本讲稿共32页机械原理第四章16当当 ,发生自锁发生自锁.(2)(2)求解求解第16页，本讲稿共32页机械原理第四章172.2.反行程反行程注意到注意到:第17页，本讲稿共32页机械原理第四章184-5.4-5

10、.对对于于图图示示机机构构，设设P P为为主主动动力力，Q Q为为工工作作阻阻力力，各各移移动动副副处处的的摩摩擦擦角角为为，各活动构件的质量忽略不计。，各活动构件的质量忽略不计。（1 1）试建立）试建立P P和和Q Q之间的关系；之间的关系；（2 2）求求正正行行程程的的效效率率和和反反行行程程效效率率/;（3 3）正正行行程程不不自自锁锁而而反反行行程程自自锁锁时时、的取值范围；的取值范围；（4 4）如如果果290900 0-2-2，则则反反行行程程是是否否自自锁锁？又又若若 290900 0-2-2 ，则则正正行行程程是是否否自自锁锁？为为什么？什么？第18页，本讲稿共32页机械原理第四

11、章19受力分析受力分析解解:第19页，本讲稿共32页机械原理第四章20第20页，本讲稿共32页机械原理第四章21(1)(1)求求P P、Q Q的关系式的关系式第21页，本讲稿共32页机械原理第四章22（2 2）正、反行程的效率）正、反行程的效率第22页，本讲稿共32页机械原理第四章23两个机构均不能自锁两个机构均不能自锁!须满足须满足:即即:正行程不自锁条件正行程不自锁条件（3 3）正行程不自锁而反行程自锁时）正行程不自锁而反行程自锁时、的取值范围；的取值范围；第23页，本讲稿共32页机械原理第四章24 综综合合得得正正行行程程不不自自锁锁而反行程自锁的条件：而反行程自锁的条件：两个机构至少有

12、两个机构至少有一个自锁一个自锁!反行程自锁的条件反行程自锁的条件即即:(第二个机构一般不会自锁第二个机构一般不会自锁)第24页，本讲稿共32页机械原理第四章25 两种情况均自锁两种情况均自锁.因为在上述情况下因为在上述情况下,每个分机构的机械效率均为负每个分机构的机械效率均为负值值,即各分机构均自锁即各分机构均自锁,故整个机构自锁故整个机构自锁.（4 4）如如果果290900 0-2-2，则则反反行行程程是是否否自自锁锁？又又若若290900 0-2-2，则正行程是否自锁？为什么？，则正行程是否自锁？为什么？综综合合得得正正行行程程不不自自锁锁而反行程自锁的条件：而反行程自锁的条件：第25页，

13、本讲稿共32页机械原理第四章264-6 4-6 倾斜剪刃的剪切机如图，如果剪刃与被切工件间倾斜剪刃的剪切机如图，如果剪刃与被切工件间摩擦系数摩擦系数f f=0.12=0.12，试求剪刃的最大倾斜角度，试求剪刃的最大倾斜角度应为多少应为多少？R1221第26页，本讲稿共32页机械原理第四章274-7 4-7 轧轧钢钢机机轧轧辊辊直直径径为为1120mm,1120mm,当当辊辊距距为为1200mm,1200mm,轧轧辊辊与与钢钢坯坯间间摩摩擦擦系系数数f f=0.15=0.15时时，可可轧轧钢钢坯坯的的最最大大厚厚度度H H是是多多少？少？O2O1第27页，本讲稿共32页机械原理第四章28 4-8 4-8 如图如图,求总效率及所需电机功率求总效率及所需电机功率.解解:第28页，本讲稿共32页机械原理第四章29第29页，本讲稿共32页机械原理第四章30第30页，本讲稿共32页机械原理第四章31第31页，本讲稿共32页机械原理第四章32第32页，本讲稿共32页