李智
机械15班，010636
摘要：摩擦在我们的现实生活中可谓无所不在，在某些方面确实有很大危害，但其的积极作用却是不容忽视的。摩擦自锁就是一个典型的例子。当主动力合力的作用线位于摩擦锥以内时，无论主动力合力多大，约束力都可与之平衡，此现象称为摩擦自锁现象。摩擦自锁在现实生活中大量存在，并且起着相当大的作用。本文试从自锁的原理及具体的应用例子出发，揭开其神秘面纱。 关键词：摩擦自锁、摩擦锥、劈
一、摩擦的基本知识
1．库仑定律
摩擦是在物体相互接触且有作用力时产生的，摩擦力大小与主动力有关。在一般条件下，摩擦满足古典的库仑三定律：
音频测试设备(1)静摩擦力与作用于摩擦面的垂直力成正比倒，与外表的接触面积之大小无关；
(2)摩擦力(动摩擦的场合)与滑动速度的大小无关；
(3)静摩擦力大于动摩擦力。
其中静摩擦力与垂直力的比例系数为μ，静摩擦力max ,()F N F N μμ≤= 。①
2．摩擦角与摩擦锥
当摩擦力达到最大静摩擦力时，全
约束反力R和约束面法向的夹角称为摩擦
θ。②
角
m
θ为顶
红豆杉提取物以约束面法向为中心轴，以2
m
角的正圆锥叫做摩擦锥。③
3．摩擦自锁
当主动力合力的作用线位于摩擦锥以内时，无论主动力合力多大，约束力都可与之平衡，此现象称为摩擦自锁现象。
二、摩擦自锁的应用叠片系数
1.劈
具有构成尖锐角度的两个平面形状的坚硬物体。又称楔或尖劈。属于斜面类简单机械。两成尖锐角度的平面称为劈面，劈的尖端称为劈刃，宽端称为劈背。④ 我国周口店北京猿人遗址处发现的两面石器是尖劈的原始形式，距今约有40～50万年，新石器时代的石斧、石矛，商周时代的青铜器和兵器等，都说明尖劈是人类最早发明并广泛使用的一种简单工具。
尖劈可以用来卡紧物件。如果尖劈的锐角足够小，它可以嵌入木头缝或墙缝里，这是由于摩擦力的作用使尖劈静止在木头缝中或墙缝里，称为摩擦自锁。像木器家具中常在横接处打入木楔就是应用尖劈摩擦自锁的原理。
例一、图示为一焊接用楔形夹具，利用这个夹具把要焊接的工件1和1＇预先夹妥，以便焊接。图中2为夹具，3为楔块，若已知各接触面间的摩擦系数均为f，试确定此夹具的自锁条件。
由于工件被夹紧后P 力就被撤消，故楔块3的受力如图b 所示，楔块3就如同一个受到23R （此时为驱动力）作用而沿水平面移动的滑块。故只要23R 作用在摩擦角φ之内，楔块3即发生自锁。
23R 与垂直方向之间的夹角是α-φ，要使R23作用在摩擦角φ之内，即 α-φ≤φ
所以，楔块3发生自锁的条件是: α≤2φ
另外，应用尖劈可以增大作用力并改变力的作用方向。尖劈可以用来推举重物。如在重的平台下垫以尖劈，用较小的力把尖劈打入，就能把很重的平台升举起来。而此时，尖劈的劈角必须足够小使其能够产生摩擦自锁，让楔不至于自动退出来。
2．自锁螺丝、螺栓
生活中大量使用螺丝，我们用它们来紧固物
胀锚螺栓体，那么螺丝中是否也用到了摩擦自锁呢？答案
是肯定的。
螺丝上的螺纹可展开成斜面，则其与上述的
劈便无本质的区别了。
由螺纹推广，我们常用的千斤顶、起瓶器、升降台等等都用到了摩擦自锁。
3.沙石堆、土方
动物添加剂常常可以看到工地上卡车卸下的沙石总是呈一个锥形，而且锥面与地面的夹角总是成一个常值。当沙堆高度超过某个极限（或者锥角过大）时，沙石就会下滚，直到再次平衡。这个极限角度α与沙堆的摩擦角m θ有着密切的联系。在理论情况下，只有当
m αθ≤时，沙堆才会处
于平衡的静止状态。
再者，铁路建设中路基斜坡与地面的夹角α
的设计也与摩擦角m θ有着密切关系。为了火车行车的安全，铁轨及其路基必须坚实，决不能让路基塌陷。而摩擦自锁在这里便得到了很好的应用，理想情况下，当m αθ≤，路基中的沙石摩擦自锁，则即使路基上作用再大的合力，整个路基也能保持平衡而不变形塌陷。
三、摩擦自锁的不利方面与避免
任何事物都有两面性，摩擦自锁在大量运用的同时，在很多地方也存在者很大的危害。
如下例，图示为一平底直动推杆盘形凸轮机构，该机构
在运动时必须要求杆2与导槽不产生摩擦自锁。设不计凸轮
1与推杆2之间的摩擦，凸轮给推杆的力F 垂直于平底。 已
知：F 与推杆导路之间偏距 e ，推杆2与导槽3之间摩擦系
数μ。
问：为保持推杆2不自锁，导槽3长度应满足何种条件?
推杆2受驱动力F 作用使其逆时针方向偏转，且有向上
运动的趋势；导槽3给推杆2的反力R 32"和R 32'。假设作用于
推杆2上的阻力为Q，根据力的平衡条件可得下列方程组:
解得
2sin cos F Q R Fe bR ϕ
ϕ-==
即
(1)2t a n Q
b F ϕ-=
不产生摩擦自锁的条件为
t a n t a n m ϕθμ≥=
也就是
(1)2Q
b e F μ-≥
在实际中，满足阻力Q F ≤，221ef b ef
Q F
≤≤-所以
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