机械基础

杨峰

目录

  • 1 第一章 静力学基础
    • 1.1 第一节 静力学的基本概念
    • 1.2 第二节 静力学基本原理
    • 1.3 第三节 约束和约束反力
    • 1.4 第四节 物体的受力分析和受力图
  • 2 第二章 平面汇交力系
    • 2.1 第一节 平面汇交力系的合成
    • 2.2 第二节 平面汇交力系平衡的解析法
  • 3 第三章 力矩与平面力偶系
    • 3.1 第一节 力矩、力偶和力偶矩
    • 3.2 第二节 平面力偶系的合成与平衡条件
    • 3.3 第三节 力的平移定理
  • 4 第四章 平面任意力系
    • 4.1 第一节 平面任意力系向一点的简化
    • 4.2 第二节 平面任意力系的平衡条件和平衡方程
  • 5 第五章 摩擦
    • 5.1 第一节 滑动摩擦
    • 5.2 第二节 摩擦角与自锁
    • 5.3 第三节 滚动摩擦的概念
  • 6 第六章 刚体定轴转动
    • 6.1 第一节 转速和线速度
    • 6.2 第二节 转动惯量
    • 6.3 第三节 刚体变速转动和转动动力学方程
    • 6.4 第四节 转矩的功率、机械效率
  • 7 第七章 材料力学基础
    • 7.1 第一节 材料力学的基本概念
    • 7.2 第二节 拉伸和压缩
    • 7.3 第三节 剪切和挤压
    • 7.4 第四节 圆轴的扭转
    • 7.5 第五节 直梁的弯曲
    • 7.6 第六节 材料力学其他常用知识简介
  • 8 第八章 液压传动基本概念
    • 8.1 第一节 概述
    • 8.2 第二节 液压传动的几个基本概念
  • 9 第九章 压力控制回路及其主要元件
    • 9.1 第一节 压力控制回路
    • 9.2 第二节 压力控制回路的主要元件
第一节 滑动摩擦

当两物体接触面间有相对滑动或有相对滑动趋势时,沿接触点的公切面彼此作用着阻碍相对滑动的力,称为滑动摩擦力,简称摩擦力。用F表示。

如上图所示,一重为 G 的物体放在粗糙水平面上,受水平力 P 的作用,当拉力 P 由零逐渐增大,只要不超过某一定值,物体仍处于平衡状态。这说明在接触面处除了有法向约束反力 N 外,必定还有一个阻碍重物沿水平方向滑动的摩擦力 F,这时的摩擦力称为静摩擦力。

静摩擦力可由平衡方程确定:

 ΣX=0 ,P-F=0。

解得 F=P

可见,静摩擦力 F 随主动力 P 的变化而变化。但是静摩擦力 F 并不是随主动力的增大而无限制地增大, 当水平力达到一定限度时,如果再继续增大, 物体的平衡状态将被破坏而产生滑动。 我们将物体即将滑动而未滑动的平衡状态称为临界平衡状态。 在临界平衡状态下, 静摩擦力达到最大值,称为最大静摩擦力,用 Fm表示。所以静摩擦力大小只能在零与最大静摩擦力 F m 之间取值。

即0≤ F≤Fm

最大静摩擦力与许多因素有关。 

大量实验表明最大静摩擦力的大小可用如下近似关系: 最大静摩擦力的大小与接触面之间的正压力(法向反力)成正比,即Fm=fN , 这就是库伦摩擦定律。

式中 f 是无量纲的比例系数,称为静摩擦系数。其大小与接触体的材料以及接触面状况(如粗糙度、湿度、温度等)有关。

物体间在相对滑动的摩擦力称为动摩擦力,用 F′表示。实验表明, 动摩擦力的方向与接触物体间的相对运动方向相反,大小与两物体间的法向反力成正比。

即F′=f′N 

这就是动滑动摩擦定律。式中无量纲的系数 f′称为动摩擦系数。还与两物体的相对速度有关, 但由于它们关系复杂, 通常在一定速度范围内, 可以不考虑这些变化,而认为只与接触的材料以及接触面状况有关外。