摩擦圓

摩擦圓是轉動副中一個比較抽象的幾何量，它既不像轉動副中的軸銷等那樣具體可見、可觸摸，也不像移動副中的摩擦角那樣簡單。分析機構受力情況，以及轉動副自鎖問題時，都可以利用摩擦圓加以分析。

基本介紹

• 中文名：摩擦圓
• 外文名：friction circle
• 歸類：轉動副
• 作用：確定軸承對軸徑全反力R的位置

簡介

轉動軸與軸瓦間的摩擦力F產生一個阻止軸轉動的摩擦力矩M_T，由於法向反力N通過軸頸中心O，如圖所示，不產生力矩，所以力矩M_T可以由總反力R求出：M_T= Rρ。式中ρ為R力與軸中心的垂直距離，即R力對軸中心的偏心距。所謂“摩擦圓”就是以O為圓心，以為ρ半徑的那個圓。

摩擦圓

摩擦圓性質

不論軸與軸瓦在哪一點接觸，只要處於臨界狀態，軸瓦給軸的全反力R的作用線總是和摩擦圓相切的。全反力R對軸心O之矩稱為最大阻力矩，其轉向總是與軸的轉動趨勢方向相反。因此可以藉此確定軸承對軸徑全反力R的位置。

摩擦圓的套用

摩擦圓是轉動副中一個比較抽象的幾何量，各種構件轉動副所受載荷的作用不同，因此轉動副各處的壓強不相等，離中心遠的地方磨損較快，因而壓強減小；反之離中心近的地方磨損較慢，因而壓強增大。分析機構受力情況，以及轉動副自鎖問題時，都可以利用摩擦圓加以分析。

軸徑上的外力與摩擦圓

將驅動力矩與載荷Q化簡為一個單力Q，即將Q沿軸旋轉方向平移h=驅動力矩/Q，如圖所示。若Q的作用線在摩擦圓之外（即h>ρ），則由於Qh>R₂₁ρ，則軸將做加速轉動（圖a）；若Q的作用線與摩擦圓相切（h=ρ），由於Qh=R₂₁ρ，則軸處於等速轉動狀態（圖b）；若Q的作用線與摩擦圓相交（h<ρ），由於Qh<R₂₁ρ，則軸做減速運動直至停止。

軸徑上的外力與摩擦圓

摩擦圓與轉動副的自鎖

若周年的初始狀態是靜止的，當h≤ρ時，無論Q增至多大，軸也轉動不了（因為R₂₁總是等於Q）。所以Q的作用線與摩擦圓相切或相交（即h≤ρ），是轉動副的自鎖條件。當h=ρ時，處於臨界自鎖。

摩擦圓與轉動副的自鎖

摩擦圓延伸

抓地力（輪胎對地面的摩擦力）是有極限的，可以用於加速、用於制動和用於轉向。對抓地力的分配可以使用一種叫做摩擦圓的圖形來表示。在不同摩擦係數的地面上抓地力的極限不一樣。縱座標上半部分表示用於制動的抓地力大小，下半部分表示用於加速的抓地力大小。橫座標表示用於左右轉向的抓地力大小。

汽車摩擦圓