工程力學(xué)摩擦精品課件

1、工程力學(xué)摩擦第1頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三主要內(nèi)容 考慮摩擦?xí)r的物體平衡 滾動(dòng)摩阻的概念 滑動(dòng)摩擦 摩擦角和自鎖現(xiàn)象2第2頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三滑動(dòng)摩擦本章將介紹滑動(dòng)摩擦及滾動(dòng)摩阻定律,由于摩擦是一種極其復(fù)雜的物理一力學(xué)現(xiàn)象,這里僅介紹工程中常用的近似理論重點(diǎn)研究有摩擦存在時(shí)物體的平衡問(wèn)題。兩個(gè)表面粗糙的物體,當(dāng)其接觸表面之間有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)或相對(duì)滑動(dòng)時(shí),彼此作用有阻礙相對(duì)滑動(dòng)的阻力,即滑動(dòng)摩擦力。摩擦力作用于相互接觸處方向與相對(duì)滑動(dòng)的趨勢(shì)或相對(duì)滑動(dòng)的方向相反它的大小根據(jù)主動(dòng)力作用的不同可以分為三種情況,即靜滑動(dòng)摩擦力,最大靜滑動(dòng)摩

2、擦力和動(dòng)滑動(dòng)摩擦力。3第3頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三滑動(dòng)摩擦平衡必須考慮摩擦本圖應(yīng)去掉約束一、靜滑動(dòng)摩擦力4第4頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三滑動(dòng)摩擦靜滑動(dòng)摩擦力及最大靜滑動(dòng)摩擦力在粗糙的水平面上放置一重為P的物體,該物體在重力P和法向反力FN的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。今在該物體上作用一大小可變化的水平拉力F,當(dāng)拉力F由零值逐漸增加但不很大時(shí),物體僅有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì),但仍保持靜止。可見(jiàn)支承面對(duì)物體除法向約束力外,還有一個(gè)阻礙物體沿水平面向右滑動(dòng)的切向約束力,此力即靜滑動(dòng)摩擦力,簡(jiǎn)稱靜摩擦力5第5頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，

3、星期三滑動(dòng)摩擦當(dāng)主動(dòng)力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)候，物體處于臨界平衡狀態(tài)，摩擦力達(dá)到最大值最大靜滑動(dòng)摩擦力簡(jiǎn)稱最大靜摩擦力，如果主動(dòng)力繼續(xù)增大，物體將失去平衡，開(kāi)始滑動(dòng)庫(kù)侖摩擦定律靜滑動(dòng)摩擦系數(shù)，量綱為一，大小由實(shí)驗(yàn)確定只與材料和表面情況有關(guān)，與接觸面積大小無(wú)關(guān)所以增大摩擦力的途徑為：加大正壓力,加大摩擦系數(shù)6第6頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三滑動(dòng)摩擦當(dāng)摩擦力達(dá)到最大時(shí)，如果主動(dòng)力繼續(xù)增大，物體將失去平衡，開(kāi)始滑動(dòng)，接觸面仍有阻礙滑動(dòng)的阻力，稱為動(dòng)滑動(dòng)摩擦力，簡(jiǎn)稱動(dòng)摩擦力二、動(dòng)滑動(dòng)摩擦力方向：沿接觸處的公切線，與相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)反向大小動(dòng)摩擦系數(shù)，量綱為一，大小由實(shí)驗(yàn)確定對(duì)多數(shù)材料，

4、通常情況7第7頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三摩擦角和自鎖現(xiàn)象一、摩擦角全約束力物體處于臨界平衡狀態(tài)，全約束力與公法線的夾角叫做摩擦角全約束力和法線間的夾角的正切等于靜滑動(dòng)摩擦系數(shù)。當(dāng)物體滑動(dòng)趨勢(shì)的方向改變時(shí)，全約束力作用線隨之改變，在臨界狀態(tài)下，作用線將劃出一個(gè)以接觸點(diǎn)為頂點(diǎn)的圓錐成為摩擦錐8第8頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三摩擦角和自鎖現(xiàn)象二、自鎖現(xiàn)象物體平衡時(shí)，靜摩擦力不可能超過(guò)最大值，全約束力作用線不可能超過(guò)摩擦角9第9頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三摩擦角和自鎖現(xiàn)象測(cè)定摩擦系數(shù)的一種簡(jiǎn)易方法10第10頁(yè)，共30

5、頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三摩擦角和自鎖現(xiàn)象斜面與螺紋自鎖條件斜面自鎖條件螺紋自鎖條件如果千斤頂螺桿螺母之間摩擦因數(shù)為0.1為了保證千斤頂自鎖11第11頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r物體的平衡問(wèn)題考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r物體的平衡問(wèn)題仍為平衡問(wèn)題，平衡方程照用，求解步驟與前面基本相同。幾個(gè)新特點(diǎn)畫受力圖時(shí)，必須考慮摩擦力，補(bǔ)充方程嚴(yán)格區(qū)分物體處于臨界、非臨界狀態(tài)物體平衡時(shí)，摩擦力有一定的范圍，問(wèn)題的解也在一個(gè)范圍內(nèi)，而不是一個(gè)確定值12第12頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r物體的平衡問(wèn)題例題4-1重物P放在斜

6、面上，它與斜面間的摩擦因數(shù) 已知，求物體處于平衡時(shí)，水平推力的范圍解：使物塊有上滑趨勢(shì)時(shí)推力為 畫物塊受力圖,建平衡方程解得:13第13頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r物體的平衡問(wèn)題例題4-1重物P放在斜面上，它與斜面間的摩擦因數(shù) 已知，求物體處于平衡時(shí)，水平推力的范圍解：使物塊有下滑趨勢(shì)時(shí)推力為 畫物塊受力圖,建平衡方程解得:14第14頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r物體的平衡問(wèn)題為使物塊靜止如果不計(jì)摩擦力，或者摩擦因數(shù)為零，平衡時(shí)解答是唯一的注意1:哈工大第六版理論力學(xué)P114倒數(shù)第六行有原則錯(cuò)誤應(yīng)該為注意2:摩擦

7、力方向必須預(yù)先準(zhǔn)確判定，不能假定15第15頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r物體的平衡問(wèn)題例題4-2圖示凸輪機(jī)構(gòu)，推桿與滑道之間的為摩擦系數(shù) 滑道寬度為b，凸輪與推桿接觸處的摩擦不計(jì)，問(wèn)a多大時(shí)，推桿才不至于被卡住解：取挺桿為研究對(duì)象，受力分析如圖16第16頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r物體的平衡問(wèn)題建立平衡方程由前兩個(gè)方程：17第17頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r物體的平衡問(wèn)題解:設(shè)鼓輪被制動(dòng)處于平衡狀態(tài),對(duì)鼓輪例題4-3制動(dòng)器構(gòu)造和幾何尺寸如圖所示，制動(dòng)塊與凸輪表面之間的摩擦

8、因數(shù)為 ，求制動(dòng)鼓輪所需鉛直力F。注意:哈工大第六版理論力學(xué)P117(b) 式有錯(cuò)誤F改為FT18第18頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r物體的平衡問(wèn)題以閘桿為研究對(duì)象第2式得到：19第19頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r物體的平衡問(wèn)題例題4-4地面上放有均質(zhì)木箱，已知：(1)當(dāng)D處為拉力F=1kN時(shí)，木箱是否平衡?(2)能保持木箱平衡的最大拉力?解:（1）取木箱為對(duì)象，設(shè)其處于平衡狀態(tài)木箱不會(huì)滑動(dòng)木箱不會(huì)翻倒20第20頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r物體的平衡問(wèn)題(2)為求保持木箱

9、平衡的最大拉力，可以分別求出使木箱滑動(dòng)的臨界拉力，使木箱翻倒的臨界拉力，二者取最小值，即為所求解得木箱翻倒的條件保持木箱平衡的最大拉力對(duì)此題，先解答完(2),自然有(1)21第21頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三滾動(dòng)摩阻（擦）的概念靜滾動(dòng)摩阻（擦）22第22頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三滾動(dòng)摩阻（擦）的概念滾動(dòng)摩阻力偶滾動(dòng)摩阻力偶矩隨著主動(dòng)力F的增加到一定值時(shí)，滾子處于臨界狀態(tài)，滾動(dòng)摩阻力偶矩達(dá)到最大值滾動(dòng)摩阻系數(shù)，長(zhǎng)度量綱，單位mm23第23頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三滾動(dòng)摩阻（擦）的概念滾動(dòng)摩阻（擦）系數(shù)的物理意

10、義滾動(dòng)摩擦力和滑動(dòng)摩擦力一般情況下24第24頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三滾動(dòng)摩阻（擦）的概念使圓輪滾動(dòng)比滑動(dòng)省力的原因某型號(hào)車輪半徑輪胎作用在混凝土路面上滾動(dòng)摩擦力遠(yuǎn)小于滑動(dòng)摩擦力25第25頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三滾動(dòng)摩阻（擦）的概念例題4-5半徑為R的滑輪B上作用有力偶，輪上繞有細(xì)繩拉住半徑為R重量為P的圓柱，已知：求:使系統(tǒng)平衡時(shí)，力偶矩MB的最大最小值解：取圓柱為研究對(duì)象，圓柱在即將滾動(dòng)的臨界狀態(tài)下，滾動(dòng)力偶矩達(dá)到最值當(dāng)繩子的拉力達(dá)到最大時(shí)，圓柱有向上滾動(dòng)的趨勢(shì)當(dāng)繩子的拉力達(dá)到最小時(shí)，圓柱有向下滾動(dòng)的趨勢(shì)26第26頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三滾動(dòng)摩阻（擦）的概念解:（1）取圓柱為研究對(duì)象，設(shè)圓柱有向下滾動(dòng)趨勢(shì)（2）設(shè)圓柱有向上滾動(dòng)趨勢(shì)系統(tǒng)平衡時(shí)27第27頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三滾動(dòng)摩阻（擦）的概念例題4-6拖車總重 P，車輪半徑R，坡度和滾動(dòng)摩阻系數(shù)已知，其它尺寸如圖，牽引力與坡面平行求：拉動(dòng)拖車最小牽引力解:取整體為研究對(duì)象三個(gè)方程，七個(gè)未知數(shù)靜摩擦因數(shù)沒(méi)有給出，不能補(bǔ)充如下方程滾動(dòng)摩阻系數(shù)已知28第28頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)54分，星期三滾動(dòng)