第5章 摩擦
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第五章运动副中的摩擦和机械效率5.1 概述1. 摩擦的产生:摩擦存在于一切作相对运动或者具有相对运动趋势的两个直接接触的物体表面之间。
机构中的运动副是构件之间的活动联接,同时又是机构传递动力的媒介。
因此,运动副中将产生阻止其相对运动的摩擦力。
2. 摩擦的两重性:有益和有害。
3. 摩擦、效率、自锁的关系:摩擦大,效率低,低到一定程度,产生自锁。
5.2 移动副中的摩擦5.2.1. 水平面滑块的摩擦如图5-1(a)所示,滑块A 在驱动力F 的作用下,沿水平面B 向左作匀速运动。
设F 与接触面法线成α角,则F 的切向分力和法向分力分别为:sin ,cos x y F F F F αα==。
平面B 对滑块A 产后法向反力n R和磨擦反力,它们的合力R 称为总反力。
tan fn F f R ϕ==,其中为磨擦系数,称为摩擦角。
如图5-1(b)所示,以R 的作用线绕接触面法线而形成的一个以为锥顶角的圆锥称为摩擦锥。
cos ,cos tan sin ,sin cos tan sin tan tan n y f n x x x f f x R F F F fR F F F F F F F F F ααϕαααϕαϕα======∴==当力F 的作用线在该锥以内或正在该锥上时,即αϕ≤,则有x f F F ≤,所以不论F 有多大,滑块都不会运动,此时滑块发生自锁现象。
自锁条件为αϕ≤(1) 摩擦角ϕ的大小由摩擦系数f 的大小决定,与驱动力F 的大小及方向无关;(2) 总反力R 与滑块运动方向总是成90ϕ+ 角。
5.2.2 斜面平滑块的摩擦一、滑块等速上升如图5-2(a)所示,平滑块置于倾斜角为的斜面上,为作用在滑块上的铅垂载荷(包括滑块自重),为摩擦角。
滑块在水平驱动力作用下沿斜面等速上升,斜面对滑块的总反力为 ,根据平衡条件,可作如图5-2(b)所示的力三角形,从图可得,分析该式可知:等速上升的自锁条件为2πθϕ≥- 。