機械原理5機械效率與自鎖課件

1、機械原理5機械效率與自鎖第五章第五章 機械的效率和自鎖機械的效率和自鎖51 機械的效率機械的效率52 機械的自鎖機械的自鎖機械原理5機械效率與自鎖一、機械的效率一、機械的效率機械在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段恒有機械在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段恒有:比值比值Wr / Wd反映了驅(qū)動功的有效利用程度，反映了驅(qū)動功的有效利用程度，稱為稱為機械效率機械效率。Wr / Wd用功率表示用功率表示：Nr / Nd分析：分析：總是小于總是小于 1，當，當Wf 增加時將導致增加時將導致下降。下降。設(shè)計機械時，盡量減少摩擦損失，措施有：設(shè)計機械時，盡量減少摩擦損失，措施有：Wd= Wr+Wf1Wf /Wd (WdWf) /Wd(NdNf)

2、/Nd1Nf /Nd a a)用滾動代替滑動用滾動代替滑動, b), b)考慮潤滑考慮潤滑, ,c)c)合理選材合理選材, d), d)減小軸頸半徑減小軸頸半徑 51 機械的效率機械的效率機械原理5機械效率與自鎖F0vF FvG GG作者：潘存云教授理想理想機械機械用力用力(力矩力矩)的比值表示的比值表示 ：G vG /F vFNr / Nd對理想機械，對理想機械，當工作阻力當工作阻力G一定時，一定時，有理想驅(qū)動力有理想驅(qū)動力F F0 00Nr / Nd = G vG /F0 vF代入得代入得: : F0 vF / F vFF0 / F用力矩來表示有：用力矩來表示有：Md0 / Md1FvF

3、FvG GG機械機械重要結(jié)論：重要結(jié)論：實際驅(qū)動力矩理想驅(qū)動力矩實際驅(qū)動力理想驅(qū)動力0tan/tan()FF例如，求圖例如，求圖43所示的斜面機構(gòu)的效率：所示的斜面機構(gòu)的效率：1)正行程效率為：正行程效率為：機械原理5機械效率與自鎖計算螺旋副的效率：計算螺旋副的效率：擰緊時：擰緊時：)(22vGtgdM 理想機械：理想機械： M0（d2 G tg） / 2 M0 / M 擰松時，驅(qū)動力為擰松時，驅(qū)動力為G，M為阻力矩，則有：為阻力矩，則有：實際驅(qū)動力：實際驅(qū)動力： G=2M/d2 tg(-v )理想驅(qū)動力：理想驅(qū)動力： G0=2M/d2 tg G0/Gv以上為效率計算方法，工程上更多地是用實驗

4、法以上為效率計算方法，工程上更多地是用實驗法測定測定 ，表，表5 51 1列出由實驗所得簡單傳動機構(gòu)和運列出由實驗所得簡單傳動機構(gòu)和運動副的機械效率動副的機械效率(P69-P70)(P69-P70)。tg/tg(v v )tg(-v ) / tg0tan()/tanG G2）反行程效率為：）反行程效率為：機械原理5機械效率與自鎖表表5-1 簡單傳動機械和運動副的效率簡單傳動機械和運動副的效率名名 稱稱傳傳 動動 形形 式式效率值效率值備備 注注圓柱齒圓柱齒輪傳動輪傳動67級精度齒輪傳動級精度齒輪傳動 0.980.99 良好跑合、稀油潤滑良好跑合、稀油潤滑 8級精度齒輪傳動級精度齒輪傳動 0.9

5、7 稀油潤滑稀油潤滑 9級精度齒輪傳動級精度齒輪傳動 0.96 稀油潤滑稀油潤滑 切制齒、開式齒輪傳動切制齒、開式齒輪傳動 0.940.96 干油潤滑干油潤滑 鑄造齒、開式齒輪傳動鑄造齒、開式齒輪傳動 0.90.93圓錐齒圓錐齒輪傳動輪傳動67級精度齒輪傳動級精度齒輪傳動 0.970.98 良好跑合、稀油潤滑良好跑合、稀油潤滑 8級精度齒輪傳動級精度齒輪傳動 0.940.97 稀油潤滑稀油潤滑 切制齒、開式齒輪傳動切制齒、開式齒輪傳動 0.920.95 干油潤滑干油潤滑 鑄造齒、開式齒輪傳動鑄造齒、開式齒輪傳動 0.880.92蝸桿傳動蝸桿傳動自鎖蝸桿自鎖蝸桿 0.400.45單頭蝸桿單頭蝸桿

6、 0.700.75雙頭蝸桿雙頭蝸桿 0.750.82 潤滑良好潤滑良好 三頭、四頭蝸桿三頭、四頭蝸桿 0.800.92圓弧面蝸桿圓弧面蝸桿 0.850.95機械原理5機械效率與自鎖續(xù)表續(xù)表5-1 簡單傳動機械和運動副的效率簡單傳動機械和運動副的效率名名 稱稱傳傳 動動 形形 式式效率值效率值備備 注注帶傳動帶傳動平型帶傳動平型帶傳動 0.900.98滑動軸承滑動軸承球軸承球軸承 0.99 稀油潤滑稀油潤滑 滾子軸承滾子軸承 0.98 稀油潤滑稀油潤滑 滑動螺旋滑動螺旋 0.300.80滾動螺旋滾動螺旋 0.850.95V型帶傳動型帶傳動 0.940.96套筒滾子鏈套筒滾子鏈 0.96無聲鏈無聲

7、鏈 0.97鏈傳動鏈傳動平摩擦輪傳動平摩擦輪傳動 0.850.92摩擦輪摩擦輪傳動傳動潤滑良好潤滑良好槽摩擦輪傳動槽摩擦輪傳動 0.880.900.94 潤滑不良潤滑不良0.97 潤滑正常潤滑正常0.99 液體潤滑液體潤滑滾動軸承滾動軸承螺旋傳動螺旋傳動機械原理5機械效率與自鎖作者：潘存云教授v復雜機械的機械效率計算方法：復雜機械的機械效率計算方法：1.)1.)串聯(lián)：串聯(lián)：2.)2.)并聯(lián)并聯(lián)總效率不僅與各機器的效率i有關(guān)，而且與傳遞的功率Ni有關(guān)。設(shè)各機器中效率最高最低者分別為設(shè)各機器中效率最高最低者分別為maxmax和和minmin 則有：則有：dkNNkidNN1kirNN1drNN12

8、3121 kkdNNNNNNNNk 21kNNN 21kkkNNNNNN 212211NdNkN1N2Nk-112k21kNNN kkNNN 2211N1N2NkN1N2Nk12kNdNrminmin maxmax機械原理5機械效率與自鎖作者：潘存云教授NdNkN1N212N”rNr作者：潘存云教授NdNkN1N2Nd2 N”d2N”d3Nd3NrN”r1233“44“N1N2Nd2 N”d2N”d3Nd3NrN”r1233“44“NdNk3.)3.)混聯(lián)混聯(lián)方法：先分別計算，合成后按串聯(lián)或并聯(lián)計算。方法：先分別計算，合成后按串聯(lián)或并聯(lián)計算。作者：潘存云教授Nr并聯(lián)計算并聯(lián)計算串聯(lián)計算串聯(lián)計算

9、N”rNr串聯(lián)計算串聯(lián)計算機械原理5機械效率與自鎖P1P2P2 P”2PrP”r1233“44“5“Pd例題例題, ,如圖所示的機械傳動中，已知各傳動機構(gòu)的效率，如圖所示的機械傳動中，已知各傳動機構(gòu)的效率，并已知輸出功率分別為并已知輸出功率分別為5kW5kW和和0.2kW0.2kW。求該機械傳動裝。求該機械傳動裝置的機械效率。置的機械效率。解解23455.425(Kw)0.96 0.96rPP 23450.20.539(Kw)0.94 0.94 0.42rPP 2250.20.8725.4250.539rrP PP P并+120 98 0.98 0.8720.837并 . 機械原理5機械效率與

10、自鎖作者：潘存云教授摩擦錐摩擦錐v2121無論無論F多大，滑塊在多大，滑塊在P的作用下不可能運動的作用下不可能運動發(fā)生自鎖。發(fā)生自鎖。當驅(qū)動力的作用線落在摩擦錐內(nèi)時，則機械發(fā)生自鎖。當驅(qū)動力的作用線落在摩擦錐內(nèi)時，則機械發(fā)生自鎖。法向分力：法向分力： Fn=Fcos 52 機械的自鎖機械的自鎖水平分力：水平分力： Ft=Fsin正壓力：正壓力： N21=Fn 最大摩擦力最大摩擦力 ：F Fmaxmax = f N21當當時時, ,恒有：恒有：工程意義：工程意義：設(shè)計新機械時，應(yīng)避免設(shè)計新機械時，應(yīng)避免在運動方向出現(xiàn)自鎖，而有些機械在運動方向出現(xiàn)自鎖，而有些機械要利用自鎖進行工作要利用自鎖進行工

11、作(如千斤頂?shù)热缜Ы镯數(shù)?。 分析平面移動副在驅(qū)動力F作用的運動情況： N21Ft F Fmaxmax= = Fn tg = FntgF21FR21FFtFnG一、含移動副的機械一、含移動副的機械 機械原理5機械效率與自鎖作者：潘存云教授當回轉(zhuǎn)運動副僅受單力當回轉(zhuǎn)運動副僅受單力F作用時：作用時：最大摩擦力矩為：最大摩擦力矩為： Mf =FR當力當力F的作用線穿過摩擦圓的作用線穿過摩擦圓(a G0驅(qū)動力做的功永遠驅(qū)動力做的功永遠由其引起的摩擦力所做的功由其引起的摩擦力所做的功機械原理5機械效率與自鎖作者：潘存云教授舉例舉例(1)(1)： 求螺旋千斤頂反行程的機械效率。求螺旋千斤頂反行程的機械效率

12、。00得自鎖條件：得自鎖條件： tg(-v v ) 0 0令令 tg(-v v ) / tgv vv v =8.7 =8.7若?。喝羧。?f =0.15=0.15作者：潘存云教授機械原理5機械效率與自鎖作者：潘存云教授作者：潘存云教授FR13FR2390+9090-+2-+2-9090-(-)-(-)-29090-132例例(2) 求圖示斜面壓榨機的機械效率。求圖示斜面壓榨機的機械效率。力多邊形中，根據(jù)正弦定律得：力多邊形中，根據(jù)正弦定律得：FFR32GG = F FR R23 cos(-2)/cos-2)/cosGFFR32v32F FR R13 + F FR R23 + G = 0 大小：

13、大?。?？ ？ 方向：方向： F FR R32 + F FR R12 + F = 0 大小：大?。?？ ？方向：方向： F = F FR R32 sin(-2)/cos-2)/cos 令令F0F0得：得：F= Gtg(-2)-2)tg(-2)-2)0022由由F FR R32-F FR R23可得：可得：FR13FR23FR12FR12-機械原理5機械效率與自鎖作者：潘存云教授1DA3O2BODA123舉例舉例(3)：圖示偏心夾具在圖示偏心夾具在F力夾緊，去掉力夾緊，去掉F后要求不能后要求不能松開，即反行程具有自鎖性。分析其幾何條件。松開，即反行程具有自鎖性。分析其幾何條件。由此可求出夾具各參

14、數(shù)的幾何條件為：由此可求出夾具各參數(shù)的幾何條件為：在直角在直角ABC中有：中有：在直角在直角OEA中有：中有： 反行程具有自鎖條件為：反行程具有自鎖條件為：s-s1 esin()(Dsin)/2 s =OEs1 =AC e分析：分析：若總反力若總反力FR23穿過摩擦圓穿過摩擦圓-發(fā)生自鎖發(fā)生自鎖=(Dsin) /2 =esin() -FFR23Bss1EEOACBC機械原理5機械效率與自鎖注意：注意： 根據(jù)不同的場合，應(yīng)用不同的根據(jù)不同的場合，應(yīng)用不同的機械自鎖判斷條件機械自鎖判斷條件：驅(qū)動力在運動方向上的分力驅(qū)動力在運動方向上的分力P Pt tFF摩擦力。摩擦力。令生產(chǎn)阻力令生產(chǎn)阻力Q0Q0；令令00；驅(qū)動力落在摩擦錐或摩擦圓之內(nèi)；驅(qū)動力落在摩擦錐或摩擦圓之內(nèi)；機械原理5機械效率與自鎖作業(yè)作業(yè): 55，56，57，58，補充題，補充題本章重點：本章重點：自鎖的概念，以及求簡單機械自鎖的幾何條件。自鎖的概念，以及求簡單機械自鎖的幾何條件。機械效率機械效率的計算方法（注：由力或力矩計算）；的計算方法（注：由力或力矩計算）；機構(gòu)中不同運動副中總反力作用線的確定；機構(gòu)中不同運動副中總反力作用線的確定；不同運動副中摩擦力與載荷之間的關(guān)系，摩擦不同運動副中摩擦力與載荷之間的關(guān)系，摩擦