荆州职业技术学院：《机械设计基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 1.8.4 考虑摩擦时的平衡问题

机城護讲蓦础 主讲:刘玲 荆州职业技求学院机电工程系

1.8.4考虑摩擦时的平衡问题 日摩擦可分为滑动摩擦和滚动摩擦。本节主要 介绍静滑动摩擦及考虑摩擦时物体的平衡问 题。 1.滑动摩擦:两物体接触表面间产生相对滑 动或具有相对滑动趋势时所具有的摩擦。 两物体表面间只具有滑动趋势而无相对滑动 时的摩擦,称为静滑动摩擦〔静摩擦) 接触表面间产生相对滑动时的摩擦,称为动 滑动摩擦(动摩擦)

1.8.4考虑摩擦时的平衡问题 摩擦可分为滑动摩擦和滚动摩擦。本节主要 介绍静滑动摩擦及考虑摩擦时物体的平衡问 题。 1.滑动摩擦：两物体接触表面间产生相对滑 动或具有相对滑动趋势时所具有的摩擦。 两物体表面间只具有滑动趋势而无相对滑动 时的摩擦，称为静滑动摩擦（静摩擦）； 接触表面间产生相对滑动时的摩擦，称为动 滑动摩擦（动摩擦）

G C G2

静滑动摩擦 斤很小时,磁没有滑动而只具有滑动趋势,此 团时物系将保持平衡。摩擦力F与主动力等值。 斤逐渐增大,也随之增加。F具有约束反力的 性质,随主动力的变化而变化。 自增加到某临界值石n时,就不会再增大 如果继续增大斤,将开始滑动。因此,静摩 擦力随主动力的不同而变化,其大小由平衡方 程决定,但介于零与最大值之间,即 0≤F≤PA max

静滑动摩擦  FT很小时，B盘没有滑动而只具有滑动趋势，此 时物系将保持平衡。摩擦力Ff与主动力FT等值。  FT逐渐增大，Ff也随之增加。Ff具有约束反力的 性质，随主动力的变化而变化。  Ff增加到某一临界值Ffmax时，就不会再增大， 如果继续增大FT，B盘将开始滑动。因此，静摩 擦力随主动力的不同而变化，其大小由平衡方 程决定，但介于零与最大值之间，即： max 0   F F f f

静滑动摩擦 静摩擦定律:实验证明,最大静摩擦力的方 团回与物体相对滑动趋势方向框反,大小与 接触面法向反力的大小成正比,即 式中比例常数称为静摩擦系数,的大小与 两物体接触面的材料及表面情况(粗糙度、 干湿度、温度等)有关,而与接触面积的 大小无关。一般材料的静摩擦系数可在工 程手册上查到。常用材料的值见表

静滑动摩擦 静摩擦定律：实验证明，最大静摩擦力的方 向与物体相对滑动趋势方向相反，大小与 接触面法向反力FN的大小成正比，即： 式中比例常数 称为静摩擦系数， 的大小与 两物体接触面的材料及表面情况（粗糙度、 干湿度、温度等）有关，而与接触面积的 大小无关。一般材料的静摩擦系数可在工 程手册上查到。常用材料的值见表。 F fF f N max = f f

动滑动摩擦 动摩擦定律当水平力超过 动加的小 不成正 式中比例常数你为动摩擦系数,其大小除 与两接触物体的材料及表面情况有关外 还与两物体的相对滑动速度有关。常用材料 的值见表

动滑动摩擦 动摩擦定律:当水平力FT超过Ffmax时，盘B开 始加速滑动，此时盘B所受到的摩擦阻力已 由静摩擦力转化为动摩擦力。实验证明，动 滑动摩擦力的大小与接触表面间的正压力 F N成正比，即： 式中比例常数 称为动摩擦系数，其大小除 了与两接触物体的材料及表面情况有关外， 还与两物体的相对滑动速度有关。常用材料 的值见表。 f FN F = f  f

2摩擦角与自锁现象 +摩擦角qm全反力与法线间的最大夹角 R正压力 F静摩擦力 F全约束反力 F 千(全反力) 一全反力与接触面 法线的夹角

2.摩擦角与自锁现象  摩擦角 Fp G FN Ff FR F N — 正压力 Ff — 静摩擦力 FR — 全约束反力 （全反力） — 全反力与接触面 法线的夹角   m  :全反力与法线间的最大夹角

摩擦系数f:摩擦角的正切值。即 max tan p F F N 一往:如果物体后支小面的途璃系 空间就形成为个锥体,称为摩擦锥 自锁:若主动力的合力后作用在锥体 范围内,则约束面必产生一个与之等值、 反向且共线的全反力与之平衡。但无 论如何增加力,物体总能保持平衡 全反力作用线不会超岀摩擦锥的这种现 象称为自锁

摩擦系数f ：摩擦角的正切值。即： f F fF F F N N N f m = = = max tan 摩擦锥：如果物体与支承面的静摩擦系 数在各个方向都相同，则摩擦角范围在 空间就形成为一个锥体，称为摩擦锥。  m •自锁：若主动力的合力F Q作用在锥体 范围内，则约束面必产生一个与之等值、 反向且共线的全反力FR与之平衡。但无 论如何增加力F Q，物体总能保持平衡。 全反力作用线不会超出摩擦锥的这种现 象称为自锁。 FQ  FR 自锁条件 :    m 

3.考虑摩擦的平衡问题 考虑摩擦与不考虑摩擦时构件的平衡问题,求 日解方法基本相同。不同的是在画受力图时要画 出摩擦力F并需要注意摩擦力的方向与滑动 势方向相不能随意假定 由于F值是一个范围(平衡范围),确定这个 围可采取两种方式:一种是分析平衡时的临界 情况,假定摩擦力取最大值,以F-一F作 为补充条件,求解平衡范围的极值。另一种 直接采用Fsf,以不等式进行运算

3.考虑摩擦的平衡问题  考虑摩擦与不考虑摩擦时构件的平衡问题，求 解方法基本相同。不同的是在画受力图时要画 出摩擦力Ff ，并需要注意摩擦力的方向与滑动 趋势方向相反，不能随意假定。  由于Ff值是一个范围（平衡范围），确定这个范 围可采取两种方式：一种是分析平衡时的临界 情况，假定摩擦力取最大值，以Ff =Ffmax=fFN作 为补充条件，求解平衡范围的极值。另一种是 直接采用 F fF f N  ，以不等式进行运算

例1:已知如图重力G=100M,=30°物块与斜面间摩擦系 数广=0.38=037,求物块与斜面间的摩擦力。试问物块在 斜面上是静止、下滑还是上滑?如果要使物块上滑,求作用 在物块并与斜面平行的力少应多大? F G \F 物体受主动力G的作用,不可能上滑, G 只能是静止或下滑,所以,Ff方向如图 F F G G 要使物体上滑,Ff方向如图

例1：已知如图重力G=100N， ，物块与斜面间摩擦系 数f=0.38,f’ =0.37，求物块与斜面间的摩擦力。试问物块在 斜面上是静止、下滑还是上滑？如果要使物块上滑，求作用 在物块并与斜面平行的力F至少应多大？  = 30 G Ff 物体受主动力G的作用，不可能上滑， 只能是静止或下滑，所以，Ff 方向如图 FN F G FN Ff 要使物体上滑，Ff 方向如图