摩擦力基本概念

1、1教材版本01教材編號限閱等級 一般 口限閱限閱人員：審核:編製:劉小明CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved此次培訓(xùn)必訓(xùn)人員需要了解的內(nèi)容此次培訓(xùn)必訓(xùn)人員需要了解的內(nèi)容: 本單元分為5大部分，讀完本單元後，對下列內(nèi)容應(yīng)有所了解：(1)摩擦力的定義(2)物體間產(chǎn)生摩擦力必須要具備的條件 (3)摩擦力種類(4)滑動摩擦力基本計算(5)如何增加和減小摩擦力CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved此次培訓(xùn)目的及預(yù)期達(dá)到的效果此次培訓(xùn)目的及預(yù)期達(dá)到的效果:通過此次培訓(xùn)，希望大家對摩擦的本質(zhì)

2、，摩擦系數(shù)，摩擦定律有所了解，在知道如何增大和減少摩擦力的基礎(chǔ)上，在機(jī)臺設(shè)計和現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中能正確運(yùn)用。CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved摩擦力之定義：摩擦力之定義：兩個互相接觸的物體，當(dāng)它們要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生相對運(yùn)動時。就會在接觸面上產(chǎn)生一種阻礙相對運(yùn)動的力,這種力就叫做摩擦力。 物體之間產(chǎn)生摩擦力必須要具備以下三個條件物體之間產(chǎn)生摩擦力必須要具備以下三個條件: 第一,物體間相互接觸、擠壓 第二,接觸面不光滑 第三,物體間有相對運(yùn)動趨勢或相對運(yùn)動。 CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right res

3、erved摩擦分類摩擦分類滑動摩擦滾動摩擦靜摩擦CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved(1)滑動摩擦：滑動摩擦：定義定義:當(dāng)一個物體在另一個物體表面上滑動時產(chǎn)生的摩擦叫滑動摩擦。大量實(shí)驗(yàn)表明,滑動摩擦力的大小只跟正向力大小、接觸面的粗糙程度相關(guān)。正向力越大,滑動摩擦力越大;接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大。 (2)靜摩擦：靜摩擦：定義定義:靜摩擦是由兩個相互靜止的物體相互作用產(chǎn)生的。 (2)滾動摩擦：滾動摩擦：定義定義:一物體在另一物體表面作無滑動的滾動或有滾動的趨勢時，由于兩物體在接觸部分受壓發(fā)生形變而產(chǎn)生的對滾動的阻礙作用，叫“滾動摩擦

4、”。 CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved日常生活和生產(chǎn)中常見滑動摩擦和滾動摩擦日常生活和生產(chǎn)中常見滑動摩擦和滾動摩擦CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved摩擦定律：摩擦定律： a.摩擦力與接觸面之面積大小無關(guān)，但與接觸面之性質(zhì)有關(guān)。b.摩擦力與正向力成正比，但摩擦係數(shù)不因正向力之增減而變化。c.動摩擦係數(shù)小餘最大靜摩擦係數(shù)。d.改變運(yùn)動方向，會增大摩擦力。速度越高，則動摩擦係數(shù)越小。f.溫度之變化對摩擦力之影響甚小。CopyRight2004 LOTES Co., Ltd.

5、All right reservedCopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved摩摩擦係數(shù)：a.靜摩擦係數(shù)：()最大靜摩擦力與正向力成正比，比例稱為摩擦係數(shù)。靜=f/N(f：最大靜摩擦力，N：接觸面之正向力)。註：正向力與接觸面垂直b.動摩擦係數(shù)；()動摩擦力與接觸面正向力之比，稱為動摩擦係數(shù)。動=f/N (f：動摩擦係數(shù))CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved常用的數(shù)字及物理符號表達(dá)的意義常用的數(shù)字及物理符號表達(dá)的意義大寫 小寫 中文名 英文注音 意義 紐 Nu 力，正向力，磁阻系數(shù)

6、 （小寫） 弗愛 Phi 磁通； 角；空集（大寫） 西格瑪 Sigma 總和（大寫），表面密度；跨導(dǎo)（小寫） 米歐 Mu 磁導(dǎo)系數(shù)；微（千分之一）；放大因數(shù)（小寫） 西塔 Theta 溫度,相位角A 阿爾法 Alpha 角度；系數(shù)B 貝塔 Beta 磁通系數(shù)；角度；系數(shù) 伽瑪 Gamma 電導(dǎo)系數(shù)（小寫） 德爾塔 Delta 變動；屈光度；方程判別式（大寫） 伊普西隆 Epsilon 對數(shù)之基數(shù) 澤塔 Zeta 系數(shù)；方位角；阻抗；相對粘度；原子序數(shù) 伊塔 Eta 磁滯系數(shù)；效率（小寫） 約塔 Iota 微小，一點(diǎn)兒 卡帕 Kappa 介質(zhì)常數(shù) 蘭姆達(dá) Lambda 波長（小寫）；體積 克西

7、Xi 歐米克隆 Omicron 派 Pi 圓周率=圓周直徑=3.1416 柔 Rho 密度;電阻系數(shù)（小寫） 陶 Tau 時間常數(shù) 玉普西隆 Upsilon 位移 凱 Chi 普賽 Psi 角速；介質(zhì)電通量（靜電力線）；角 ；波函數(shù) 奧米伽 Omega 歐姆（大寫）；角速（小寫）；角 CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved常用材料摩擦系數(shù)常用材料摩擦系數(shù) 注:1.表中滑動摩擦系數(shù)是試驗(yàn)數(shù)值,只能作為近似計算參考. 2.表中帶*者為靜摩擦系數(shù). 常用材料摩擦系數(shù)摩擦副材料 摩 擦 系 數(shù) 無潤滑有潤滑鋼-鋼 0.10.050.1 鋼-軟鋼

8、0.2 0.10.2 鋼-不淬火的T80.150.03鋼-鑄鐵 0.20.3 0.050.15 鋼-黃銅 0.190.03鋼-青銅 0.15-0.180.07鋼-鋁 0.170.02鋼-軸承合金 0.20.04常用材料摩擦系數(shù)摩擦副材料 摩 擦 系 數(shù) 無潤滑有潤滑皮革-木料 0.40.50.030.05銅-T8鋼 0.150.03銅-銅0.20.025黃銅-不淬火的T8鋼 0.190.03黃銅-淬火的T8鋼 0.140.02黃銅-黃銅 0.170.02黃銅-鋼0.30.02黃銅-硬橡膠 0.250.06CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reser

9、ved常用材料摩擦系數(shù)常用材料摩擦系數(shù) 注:1.表中滑動摩擦系數(shù)是試驗(yàn)數(shù)值,只能作為近似計算參考. 2.表中帶*者為靜摩擦系數(shù). 常用材料摩擦系數(shù)摩擦副材料 摩 擦 系 數(shù) 無潤滑有潤滑鑄鐵-橡皮 0.80.5青銅-不淬火的T8鋼 0.16青銅-黃銅 0.16青銅-青銅 0.15-0.20 0.04-0.10青銅-鋼 0.16青銅-夾布膠木 0.23青銅-鋼紙 0.24青銅-樹脂 0.21常用材料摩擦系數(shù)摩擦副材料 摩 擦 系 數(shù) 無潤滑有潤滑軟鋼-青銅 0.20.07-0.15鋁-不淬火的T8鋼 0.180.03鋁-淬火的T8鋼 0.170.02鋁-黃銅 0.270.02鋁-青銅 0.22鋁

10、-鋼 0.30.02鑄鐵-鑄鐵 0.150.07-0.12鑄鐵-青銅 0.15-0.21 0.07-0.15CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved常用材料的滾動摩擦系數(shù)常用材料的滾動摩擦系數(shù) 常 用 材 料 的 滾 動 摩 擦 系 數(shù) 摩擦副材料 滾動摩擦系數(shù)淬火鋼-淬火鋼 0.001鑄鐵-鑄鐵0.05木材-鋼 0.03-0.04木材-木材 0.05-0.08鐵或鋼質(zhì)車輪-木面 0.15-0.25鋼質(zhì)車輪-鋼軌0.05注:表中滾動摩擦系數(shù)是試驗(yàn)值,只能作近似參考CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All righ

11、t reserved各種工程用塑料的摩擦系數(shù)各種工程用塑料的摩擦系數(shù)各 種 工 程 用 塑 料 的 摩 擦 系 數(shù)上 試 樣(鋼) 上 試 樣(塑料)靜摩擦系數(shù) 動摩擦系數(shù)靜摩擦系數(shù)動摩擦系數(shù)聚四氟乙烯 0.10.050.040.04聚全氟乙丙烯 0.250.18 - -低密度聚乙烯0.270.260.330.33高密度聚乙烯0.180.080.120.11聚甲醛 0.140.13 - -聚偏二氟乙烯 0.330.25 - -聚碳酸酯 0.60.53 - -聚苯二甲酸乙0.290.280.270.2聚酰胺(尼龍66) 0.370.340.420.35聚三氟氯乙烯 0.450.330.430.3

12、2聚氯乙烯 0.450.40.50.4聚偏二氯乙烯 0.680.450.90.52CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved滑動摩擦力公式f= N 其中N是正向力，在水平地面的時候N=G=mg 是滑動摩擦系數(shù)，與材料有關(guān)。 滑動摩擦力計算公式滑動摩擦力計算公式（1）重力的大?。篏=mg 說明：在地球表面上不同的地方同一物體的重力大小不同的，緯度越高，同一物體的重力越大，因而同一物體在兩極比在赤道重力大。CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved解: fy=0W=10KGW+ N=010k

13、g-N=0N=-10KG滑動摩擦力計算舉例滑動摩擦力計算舉例(一一)1.如右圖所示，若要在一水平面上拉重10kg的物體 .而其接觸面之摩擦係數(shù)為0.1 則拉動物體至少需多少kg力 WPfx=0P+f=0P=f由P=F=*N=0.1*10=1kgCopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved滑動摩擦力計算舉例滑動摩擦力計算舉例(二二)1.如右圖所示，若要在一水平面上推動70kg的鋼板W,而其接觸面之摩擦係數(shù)為0.1 則理論上推動此鋼板至少需選缸經(jīng)多大的氣缸？( 氣壓(6kgf/cm2)解: fy=0W=70KGW+ N=010kg-N=0N=-7

14、0KGfx=0P+f=0P=f由P=F=*N=0.1*70=7kgCopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved氣缸出力計算式氣缸出力計算式F=P*A-fA:載面積(CM2)F:氣缸出力(kgf)P:使用壓力(kgf/cm2)f:摩擦阻力(kgf)常用氣缸最大靜摩擦力常用氣缸最大靜摩擦力氣缸規(guī)格最大靜摩擦力20*300.25kgf20*300.5kgf16*300.26kgf16*300.75kgfCopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved 氣缸理論出力表 單位：kgf缸徑mm1012162

15、0253240506380100軸徑mm666810121620202525piston area(cm2)A10.8 1.1 2.0 3.1 4.9 8.0 12.5 19.6 31.2 50.2 78.5 A20.3 0.9 1.7 2.6 4.1 6.9 10.6 16.5 28.0 45.3 73.6 操作壓力(kgf/cm2)1A10.8 1.1 2.0 3.1 4.9 8.0 12.6 19.6 31.2 50.3 78.5 A20.3 0.9 1.7 2.6 4.1 6.9 10.6 16.5 28.0 45.3 73.6 2A11.6 2.3 4.0 6.2 9.8 16.1

16、25.1 39.3 62.3 100.5 157.0 A20.6 1.7 3.5 5.3 8.2 13.8 21.1 33.0 56.0 90.7 147.2 3A12.4 3.4 6.0 9.4 14.7 24.1 37.7 58.9 93.5 150.7 235.5 A21.0 2.5 5.2 7.9 12.4 20.7 31.7 49.5 84.0 136.0 220.8 4A13.2 4.5 8.0 12.6 19.6 32.2 50.2 78.5 124.6 201.0 314.0 A21.3 3.4 6.9 10.6 16.5 27.6 42.2 65.9 112.1 181.3

17、294.4 5A14.0 5.7 10.1 15.7 24.5 40.2 62.8 98.1 155.8 251.2 392.5 A21.6 4.2 8.7 13.2 20.6 34.5 52.8 82.4 140.1 226.7 368.0 6A14.7 6.8 12.1 18.9 29.4 48.2 75.4 117.8 186.9 301.4 471.0 A22.0 5.1 10.4 15.8 24.7 41.5 63.3 98.9 168.1 272.0 441.6 7A15.5 7.9 14.1 22.0 34.3 56.3 87.9 137.4 218.1 351.7 549.5

18、A22.2 5.9 12.1 18.5 28.9 48.4 73.9 115.4 196.1 317.3 515.2 8A16.3 9.0 16.1 25.1 39.3 64.3 100.5 157.0 249.3 401.9 628.0 A22.6 6.8 13.8 21.1 33.0 55.3 84.4 131.9 224.1 362.7 588.8 9A17.1 10.2 18.1 28.3 44.2 72.3 113.0 176.6 280.4 452.2 706.5 A22.9 7.6 15.5 23.8 37.1 62.2 95.0 148.4 252.1 408.0 662.4

19、A 1A 2CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved平端實(shí)心樞軸承：作用力矩M=2/3rWW為荷重，r 為樞圓軸半徑頸軸承：摩擦圓半徑（P）:P=rsin若摩擦圓半徑很小，即很小則P=rsinrtan=r摩擦力矩（M）:M=F*r(F:最大靜摩擦)O:頸軸軸心r:頸軸半徑R：軸承反力A：接觸點(diǎn)；OA與R作用力方向之夾角，亦為摩擦角。CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved 若T1 T2為皮帶兩邊之張力，T1為緊帶，T2為鬆帶。為滑輪上兩接觸點(diǎn)間所含之圓心角。為皮帶與滑輪間之摩擦係數(shù)。

20、則 T1= T2 *e(e=2.718) 若M為摩擦力矩，r為皮帶輪之半徑，傳動力矩 M=( T1- T2)rCopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved尖尖劈(wedge)：為利用三角形斜面之一種機(jī)械，若作用在木材可嵌入使之縫隙變大而使裂縫擴(kuò)大之作用。 尖劈壓入時：正向力N=N1=N2，若為摩擦角，下壓之力為P，則下壓之力： P=Ntan(+1)+tan(+2)尖劈拔出時：拔出之力：P=Ntan(-1)+tan(-2) CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved摩擦的本質(zhì)摩擦的本質(zhì)(一一

21、)1凹凸嚙合說是從15世紀(jì)至18世紀(jì)，科學(xué)家們提出的一種關(guān)于摩擦本質(zhì)的理論，嚙合說認(rèn)為摩擦是由于互相接觸的物體表面粗糙不平產(chǎn)生的兩個物體接觸擠壓時，接觸面上很多凹凸部分就相互嚙合如果一個物體沿接觸面滑動，兩個接觸面的凸起部分相碰撞，產(chǎn)生斷裂、摩損，就形成了對運(yùn)動的阻礙CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved2分子說這是繼凹凸嚙合說之后的一種關(guān)于摩擦本質(zhì)的理論最早由英國學(xué)者于1734年提出，他認(rèn)為兩個表面拋得很光的金屬，摩擦?xí)龃?，可以用兩個物體的表面充分接觸時它們的分子引力將增大來解釋摩擦的本質(zhì)摩擦的本質(zhì)(二二)CopyRight2004 LOTES Co., Ltd. All right reserved3.新的摩擦粘附論認(rèn)為，兩個互相接觸的表面，無論做得多么光滑，從原子尺度看還是粗糙的，有許多微小的凸起，把這樣的兩個表面放在一起，微凸起的頂部發(fā)生接觸，微凸起之外的部分接觸面間有10-8 或更大的間隙這樣，接觸的微凸起的頂部承受了接觸面上的法向壓力如果這個壓力很小，微凸起的頂部發(fā)生彈性形變；如果法向壓力較大，超過某