談摩擦在機械中的利與弊-精品文檔資料

1、談摩擦在機械中的利與弊一、摩擦在機械中的有利方面一摩擦力可以用來傳遞動力或轉(zhuǎn)矩.當(dāng)兩構(gòu)件直接接觸,就存在正壓力,相互間有相對運動或相對運動趨勢,它們之間就會產(chǎn)生摩擦力.當(dāng)其中一個構(gòu)件運動時,只要摩擦力足夠大,就會帶動另一個構(gòu)件一起運動.在其他條件相同的情況下,槽面摩擦大于平面摩擦.所以,在一些需要利用摩擦力來工作的地方,可將平面接觸改為槽面接觸,以增大摩擦力.三角帶傳動和三角螺紋連接,就是其應(yīng)用實例.如輸送帶上的物品,就是利用它們與帶之間的摩擦力跟帶一起移動而到達要求的位置；摩擦輪傳動就是利用兩輪之間所產(chǎn)生的摩擦力來使得從動輪旋轉(zhuǎn)的；手柄或旋鈕上經(jīng)常加工有滾花以增大摩擦力,手動機構(gòu)時不會打滑而

2、能直接將手上的力通過摩擦傳給手柄或旋鈕,使機構(gòu)中的構(gòu)件產(chǎn)生運動.摩擦傳動結(jié)構(gòu)簡單,傳動平穩(wěn),無噪音,有時還可以無級調(diào)速.所以壓力機、輸送裝置上廣泛使用摩擦傳動.二利用摩擦力的自鎖作用可以牢靠地將假設(shè)干構(gòu)件連接在一起或在起重設(shè)備中起到平安保護作用.有些機械,就其結(jié)構(gòu)情況分析,只要加上足夠大的驅(qū)動力,按理就應(yīng)該能夠沿著驅(qū)動力作用的方向運動起來,而實際上由于某種原因,即使把這個驅(qū)動力增到無窮大,卻都無法使它運動,這種現(xiàn)象稱為自鎖.該現(xiàn)象被廣泛地用于螺紋連接、銷連接和楔鍵連接中.只要螺紋開角或?qū)С探切∮谄渎菪辈牧袭?dāng)量摩擦角,機構(gòu)就存在自鎖現(xiàn)象,如在蝸桿傳動中,蝸桿又稱為模數(shù)螺紋.當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于蝸

3、桿副材料的當(dāng)量摩擦角時,機構(gòu)就有自瑣現(xiàn)象,以蝸輪為主動件時,無論在蝸輪上加多大的驅(qū)動力,由于摩擦力矩大于驅(qū)動力矩或機械效率為0,所以都不能使機構(gòu)發(fā)生運動.該特點就用在起重設(shè)備中,繞繩子的輪子隨蝸輪一起轉(zhuǎn)動,重物停在任何高度都可以,由于這里蝸輪只能為從動件.三摩擦可以用來自動點火.摩擦幫助原始人學(xué)會了取火,從而使人第一次支配了自然力.現(xiàn)在人門設(shè)計出自動點火裝置,利用觸點與電石接觸瞬間摩擦所產(chǎn)生的火花,將可燃性物體點燃.如打火機和煤氣灶點火裝置.四利用摩擦力可以將兩構(gòu)件隨時別離與接合.如多片摩擦式離合器,在機器運轉(zhuǎn)過程中,通過操縱機構(gòu)可以使內(nèi)、外兩組摩擦片直接接觸,利用它們之間所產(chǎn)生的較大摩擦力將

4、主、從動軸連接在一起,使它們一起旋轉(zhuǎn)而傳遞轉(zhuǎn)矩和運動；通過操縱機構(gòu)也可以使兩組摩擦片別離,摩擦力幾乎為0,兩軸分開,從動軸停止運轉(zhuǎn).使用該方式兩軸接合平穩(wěn),沖擊和振動小,過載時可打滑,能起保護作用.五利用摩擦力可使高速旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件減速或停止運轉(zhuǎn).如制動器和交通運輸機械上的剎車裝置.無論帶狀制動器、錐形制動器、還是蹄鼓制動器,都是利用摩擦力矩降低機器運動部件的轉(zhuǎn)速或使其停止回轉(zhuǎn).六利用摩擦傳動過載打滑的特點可以保護機器中的重要構(gòu)件.如摩擦輪傳動當(dāng)過載時,兩構(gòu)件接觸部位會產(chǎn)生打滑現(xiàn)象,因而可預(yù)防薄弱環(huán)節(jié)的損壞,對重要構(gòu)件起到平安保護作用.利用摩擦原理工作的裝置中都有這個特點,如摩擦式棘輪機構(gòu)、摩擦式

5、離合器及帶傳動同步齒型帶傳動除外.七磨損是伴隨摩擦而產(chǎn)生的必然結(jié)果,有些磨損在機械中確是有益的.如磨削加工.像研磨,人們利用它來提升零件的外表光潔度和使刀具的切削刃口變得鋒利.制動系統(tǒng)失靈或摩擦傳動失效,都直接涉及到機器設(shè)備和生產(chǎn)者的平安；尤其是對各類運輸工具火車、飛機、汽車、船艦等來說,顯得更為重要,并且隨著機器向高速、重載方向的發(fā)展,制動系統(tǒng)的可靠性與耐久性是首先要解決的問題.制動器、摩擦式離合器和摩擦傳動裝置中的摩擦副,其工作原理是利用摩擦力,裝置本身就是個能量轉(zhuǎn)換器,即將轉(zhuǎn)動的動能轉(zhuǎn)化為熱能和其它形式的能振動、聲能,要求耐久可靠,所以可選用摩阻材料,摩阻材料又稱為制動摩擦材料或剎車材料

6、,它是各種機器設(shè)備的制動器、摩擦式離合器和摩擦傳動裝置中不可缺少的材料之一.摩阻材料最主要的特點是能夠吸收動能并轉(zhuǎn)化為熱能,進一步將熱能傳入空氣中,材料本身無劇烈磨損也不破壞摩擦副,在反復(fù)使用過程中仍能保持一定的制動或傳動效率.如鐵基粉末冶金摩阻材料使用于干摩擦條件下工作的摩擦片,耐熱性高,強度好,但對偶件外表易“粘著,摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性差,耐磨性不如銅基粉末冶金摩阻材料,銅基摩阻材料主要用于輕載的干摩擦和油潤滑介質(zhì)的工作條件.二、摩擦在機械中的有害方面一摩擦?xí)斐蓸?gòu)件的磨損,進而影響工作精度和平穩(wěn)性.任何機器的運動都是依賴其組成構(gòu)件的相對運動來實現(xiàn),當(dāng)機器運轉(zhuǎn)時,其具有相對運動的外表間也必然有

7、摩擦力產(chǎn)生.由于長時間的相對運動,表層材料不斷發(fā)生損耗,致使孔槽的尺寸變大,而軸的尺寸變小,接觸部位的間隙變大,使得兩構(gòu)件相對運動的精度降低,運動的平穩(wěn)性變差,所以減小磨損非常重要.影響磨損的因素：磨損是多因素在摩擦外表相互作用的過程.在摩擦面上外界機械作用是確定磨損過程的重要因素,它包括摩擦類型、摩擦外表相對移動速度及摩擦?xí)r載荷的大小三個方面；材料及其加工方法對磨損的影響與材料本身的機械、物理及化學(xué)性能有關(guān),也與這些性能在摩擦和磨損過程的變化有關(guān)；環(huán)境介質(zhì)對金屬的摩擦和磨損有很大的影響；溫度改變摩擦副材料的性能,也改變摩擦外表污染膜的形態(tài),同時溫度還改變潤滑劑的性能；一般來說,外表光潔度提升

8、,那么抗粘著磨損的水平也增大.但過分提升摩擦副外表光潔度,因潤滑劑不能儲存于摩擦表面內(nèi),又會促進粘著.減小磨損的方法：一般可以采用潤滑、選擇耐磨性好的材料、使用減摩材料、對材料外表進行耐磨處理及合理地選擇摩擦副配偶材料等方法來改善磨損狀況.不管構(gòu)件間的相對運動是旋轉(zhuǎn)還是移動,都可以使用潤滑劑進行潤滑來減小磨損,像滑塊機構(gòu)、齒輪傳動、滑動軸承與軸之間等等.可以選擇耐磨材料,要根據(jù)摩擦情況來進行,如機床導(dǎo)軌、活塞環(huán)、氣缸套都選用耐磨鑄鐵,由于這些地方需要材料減摩性和耐磨性都很好,往往采用鑄鐵比鋼更有利.二摩擦?xí)斐赡芰肯?使機械效率降低.機器運轉(zhuǎn)時為了克服摩擦力,必須消耗一局部動力,從而使機器的

9、效率降低.摩擦過程,實際就是能量消耗的過程.如紡織機械中因摩擦而損失的功率占總功率的85%.據(jù)統(tǒng)計,目前世界上大約有1/2至1/3的能源消耗在各種不同形式的摩擦上.如自鎖蝸桿的蝸桿傳動,機械效率為40%45%;而圓弧面蝸桿的蝸桿傳動,機械效率為85%-95%;普通螺旋傳動,機械效率為30%60%這些傳動機械效率之所以低,就是由于摩擦造成的能量消耗大.三摩擦影響到機器設(shè)備的使用壽命和生產(chǎn)率.機器往往由于運動副的磨損而使其早期報廢或造成停工的損失.世界各國消耗在維修和配件的費用是十分可觀的,就我國機械工業(yè)來說,國家分配給機械行業(yè)的鋼材有不少是用于配件生產(chǎn),而這些配件中的大局部又用于維修,配件的壽命

10、短和早期損壞,大多數(shù)是由于磨損的原因造成的.據(jù)大量統(tǒng)計,有75%勺機器零件是由于磨損而損壞的,因此磨損是引起機械零件失效的主要原因.四摩擦影響到機構(gòu)的正常工作.對于凸論機構(gòu),當(dāng)壓力角越大,摩擦力就越大,可能會引起機構(gòu)自鎖而使從動件不能運下轉(zhuǎn)第187頁上接第188頁動,機構(gòu)無法正常工作.為預(yù)防這種情況出現(xiàn),設(shè)計時應(yīng)選取適宜的壓力角,保證最大壓力角不超過許用值,通常推薦推桿從動件盤形凸論機構(gòu)推程的許用壓力角口=25.30.；擺桿從動件推程的許用壓力角a=3540,回程時,通常受力較小,發(fā)生自鎖可能性極小,故許用壓力角可取得大一些.推桿和擺桿均取a=7080.五摩擦?xí)惯\動副元素發(fā)熱膨脹,從而可能導(dǎo)

11、致運動副咬緊和卡死,使機器運轉(zhuǎn)不靈活.由于摩擦發(fā)熱,還會使機器潤滑情況惡化,從而加速機器的磨損,甚至使機器毀壞.兩個運動構(gòu)件外表之間所產(chǎn)生的摩擦能量損失,主要是以熱的形式表現(xiàn)出來,實際接觸處在很短的時間內(nèi)就能產(chǎn)生相當(dāng)高的溫度,并且很快由表層向內(nèi)層散播.研究說明,摩擦熱將引起：摩擦外表相互作用特性或摩擦狀態(tài)發(fā)生質(zhì)的變化,從液體摩擦轉(zhuǎn)化為邊界摩擦甚至干摩擦,或者相反.摩擦外表與周圍介質(zhì)的作用特點改變,即引起摩擦過程動力學(xué)特性變化.如蝸桿傳動,傳動時,同時進入嚙合的齒數(shù)較多,嚙合區(qū)相對滑動速度很大,摩擦引起的熱損失較大.所以為了減少傳動中的摩擦,除應(yīng)具有良好的潤滑和冷卻條件外,還應(yīng)合理選擇蝸桿副的配偶材料.蝸桿一般用優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼或合金鋼來制造,在選擇蝸輪材料時,要選用減摩耐磨性好的,如可以選用青銅,但其價格高,要慎重考慮.結(jié)論：摩擦傳動在機械中使用廣泛,可以用來