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职业教育水利水电建筑工程专业
《工程力学》课程文本
《工程力学》项目组
2015年3月
工程力学
工程力学
6-
摩擦角及自锁
1摩擦角
在考虑摩擦的情况下，接触面对物体的约束力由两部分组成，即法向反力FN和摩擦力F，它们可以合成为一个合力FR，称为全约束反力，如图（a）所示。全反力FR与接触面法线间的夹角?将随着摩擦力F的增大而增大，当物体处于平衡的临界状态时，F=Fmax，夹角?也达到最大值?m，如图（b）所示，夹角?m称为摩擦角。显然有：
tan?m=
上式表明：摩擦角?m的正切等于静摩擦系数f。
因为静摩擦力的变化有一个范围（0≤F≤Fm），所以全反力FR与法线的夹角?也有一个变化范围（0≤?≤?m）。因此，物体处于静止时，全反力作用线所在的位置总在摩擦角内。
2自锁
如果作用在物体上的主动力的合力FR的作用线在摩擦角之内，如下图所示，则不论其大小如何，物体必处于平衡状态，这种现象称为自锁。显然，自锁条件为α≤?m，即：主动力与法线夹角α小于或等于摩擦角?m，物体将处于平衡状态。
工程中常用自锁原理设计某些机构和夹具，如螺旋千斤顶、压榨机等。但在另一些情况下，又要防止自锁现象发生，如水利工程中的水闸闸门启闭时，就应注意避免自锁，以防闸门卡住。
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