精品課件《機(jī)械原理》_第五章機(jī)械的效率及自鎖_百講解

1、I寸一第五章械的效率及自鎖§5-1機(jī)構(gòu)的效率 §5-2機(jī)械的自鎖§ 5-1機(jī)構(gòu)的歡阜El械效率的概念及意義（1）機(jī)械效率機(jī)械的輸出功（図）與輸入功（脛）的比值， 以刃表示。機(jī)械損失系數(shù)或損失率，機(jī)械的損失功（硏）與輸入功（W 的比值，以？表示。fJ = WtJWd i-W/Wd =1-<（2）機(jī)械效率的意義機(jī)械效率反映了輸入功在機(jī)械中的有效利用的程度，它是機(jī)械中的一個(gè)主要性能指標(biāo)，因摩擦損失是不可避免的，故必有C >0和帀<lo降耗節(jié)能是國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)之一。機(jī)構(gòu)的歡牟G - vc7 = PrIPd=GvG/FvF7«= G

2、vg/F2f=1理想驅(qū)動(dòng)力實(shí)際驅(qū)動(dòng)力理想驅(qū)動(dòng)力矩 實(shí)際驅(qū)動(dòng)力矩例1斜面機(jī)構(gòu)于機(jī)械效率的確定(1)機(jī)械效率的計(jì)算確定1) 以功表示的計(jì)算公式f/ = WlJWd=l-Wl/Wd2) 以功率表示的計(jì)算公式 q=PP& = -PJP&3) 以力或力矩表示的計(jì)算公式t=FJF=MJM機(jī)構(gòu)的歡牟已知 正行程 F = Gtan(a + )反行程Fr = Gtan(a + )現(xiàn)求可及7解 因其正行程實(shí)際驅(qū)動(dòng)力為F = Gtan(a+),理想驅(qū)動(dòng)力為 Fo = Gtana,故7 = F JF=tana/tan(a + cp)對(duì)嗎?/ Fq/F=tana/tan(a (p)因其反行程實(shí)際驅(qū)動(dòng)力為

3、G=F7tan(a-),理想驅(qū)動(dòng)力為 Go= F/tana,故7' = GJG = tan(a (p)l tana例2螺旋機(jī)構(gòu)已知 擰緊時(shí) M = Grf2tan(a + )/2 放松時(shí) Mf = Grf2tan(a 件,)/2 現(xiàn)求巧及帀'解釆用上述類似的方法，可得擰緊時(shí) 7 =MJM = tana/tan(a + v) 放松時(shí) "'=GJG = tan(a 卩 J/ tana鼻(2)機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定機(jī)構(gòu)的歡牟機(jī)構(gòu)的歡牟機(jī)械效率的確定除了用計(jì)算法外，更常用實(shí)驗(yàn)法來測(cè)定, 許多機(jī)械尤其是動(dòng)力機(jī)械在制成后，往往都需作效率實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)以蝸桿傳動(dòng)效率實(shí)驗(yàn)測(cè)定為例加以說

4、明。1)實(shí)驗(yàn)裝置彈性梁Q機(jī)構(gòu)的歡阜11刁2）實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)時(shí)，可借助于磅秤測(cè)定出定子平衡桿的壓力F來確定岀 主動(dòng)軸上的力矩M主，即M主=刊同時(shí)，根據(jù)彈性梁上的千分表讀數(shù)（即代表0力），來確定出制動(dòng)輪上的圓周力F嚴(yán)Q_G,從而確定出從動(dòng)軸上的力矩M從,M = FtR = （Q G）R該蝸桿的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率公式為U =P£P主=少?gòu)?quot;/從/（仞主"/主）="/從/（旳/主）式中i為蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比。對(duì)于正在設(shè)計(jì)和制造的機(jī)械，雖然不能直接用實(shí)驗(yàn)法測(cè)定其 機(jī)械效率，但是由于各種機(jī)械都不過是由一些常用機(jī)構(gòu)組合而成 的，而這些常用機(jī)構(gòu)的效率又是可通過實(shí)驗(yàn)積累的資料來預(yù)

5、先估 定的（如表51簡(jiǎn)單傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)副的效率）o據(jù)此，可通過 計(jì)算確定出整個(gè)機(jī)械的效率。的機(jī)械效率計(jì)算機(jī)組由若干個(gè)機(jī)器組成的機(jī)械系統(tǒng)。當(dāng)已知機(jī)組各臺(tái)機(jī)器的機(jī)械效率時(shí)，則該機(jī)械的總效率可 由計(jì)算求得（1）串聯(lián)幾串聯(lián)機(jī)組功率傳動(dòng)的特點(diǎn)是前一機(jī)器的輸出功率即為后一機(jī) 器的輸入功率。串聯(lián)機(jī)組的總機(jī)械效率為即串聯(lián)機(jī)組總效率等于組成該機(jī)組的各個(gè)機(jī)器效率的連乘積。k機(jī)構(gòu)的歡彳刁結(jié)論 只要串聯(lián)機(jī)組中任一機(jī)器的效率很低,就會(huì)使整個(gè)機(jī)組的效率極低；且串聯(lián)機(jī)器數(shù)目越多,機(jī)械效率也越低。（2）并聯(lián)并聯(lián)機(jī)組的特點(diǎn)是機(jī)組的輸入功 率為各機(jī)器的輸入功率之和，而輸出 功率為各機(jī)器的輸出功率之和。= YPri卩1帀1+卩2帀

6、2+P«%"=YpZ =只+尸2+幾即并聯(lián)機(jī)組的總效率與各機(jī)器的效率及其鎖傳動(dòng)的功率的大 小有關(guān)，且加心vg；機(jī)組的總效率主要取決于傳動(dòng)功率大 的機(jī)器的效率。結(jié)論要提高并聯(lián)機(jī)組的效率，應(yīng)著重提高傳動(dòng)功率大的路線的效率。1）現(xiàn)將輸入功至輸出功的路線弄清楚；2）然后分別計(jì)算出總的輸入功率工幾和總的輸出功率工幾；3）最后按下式計(jì)算其總機(jī)械效率。巧=Er/EPd于創(chuàng)設(shè)已知某機(jī)械傳動(dòng)裝置的機(jī)構(gòu)的效率和輸出功率，求該 機(jī)械傳動(dòng)裝置的機(jī)械效率。Pi=5kW0.960.96P2 _ 3 P4 _r=0.2kW0.940.940.42Pd Pl Pl0.980.98解 機(jī)構(gòu)1、2、3,及4,

7、串聯(lián)的部分Pd = PJUl 刃 2帀向 J = 5kW/(0.982 X 0.962) = 5.649 kW 機(jī)構(gòu)七2、于、4”及5”串聯(lián)的部分P；=卩；7("刃2"3巾朮) =0.2kW/(0.982 X 0.942 X 0.42)=0.561kW 故該機(jī)械的總效率為§ 5-2機(jī)械的旬偵1.機(jī)構(gòu)的自鎖?/ = Pr/yPd =(5+02)kW/(5649+0561)kW=0837k機(jī)構(gòu)的歡彳k機(jī)構(gòu)的歡彳(0自鎖現(xiàn)象某些機(jī)構(gòu)，就其機(jī)構(gòu)而言是能夠運(yùn)動(dòng)的，但由于摩擦的存在, 卻會(huì)出現(xiàn)無論驅(qū)動(dòng)力如何增大，也無法使機(jī)械運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。(2)自鎖意義設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，為使機(jī)械能實(shí)現(xiàn)

8、預(yù)期的運(yùn)動(dòng)，必須避免機(jī)械在 所需的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生自鎖；有些機(jī)械的工作需要具有自鎖的特性,如手扌螺旋千斤頂。(3)自鎖條件機(jī)械發(fā)生自鎖實(shí)質(zhì)上時(shí)機(jī)械中的運(yùn)動(dòng)副發(fā)生的自鎖。機(jī)例移動(dòng)副設(shè)驅(qū)動(dòng)力為幾 傳動(dòng)角為", 摩擦角處則Ft=Fsin/?=Fntan/?Ffinax=Fntan當(dāng)曲時(shí)，有即©當(dāng)時(shí)，無論驅(qū)動(dòng)力F 如何增大，其有效分力尺總小于 驅(qū)動(dòng)力F本書所引起的最大摩擦 力，因而總不能推動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)。即自鎖現(xiàn)象。結(jié)論 移動(dòng)副發(fā)生自鎖的條件為：在移動(dòng)副中，如果作用于 滑塊上的驅(qū)動(dòng)力作用在其摩擦角之內(nèi)（即“卸），則發(fā)生自鎖。例轉(zhuǎn)動(dòng)副設(shè)驅(qū)動(dòng)力為幾力臂長(zhǎng)為"， 摩擦圓半徑為°

9、;,當(dāng)F作用在摩 擦圓之內(nèi)時(shí)（即衣刃,則Ma=iF < Mf=FR p =F p即F任意增大S不變），也不 能使軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)，即發(fā)生了自鎖 現(xiàn)象。機(jī)結(jié)論 轉(zhuǎn)動(dòng)副發(fā)生自鎖的條件為：作用在軸頸上的驅(qū)動(dòng)力為 單力F,且作用于摩擦角之內(nèi)， Sfla<po機(jī)機(jī)機(jī)機(jī)械的令偵(1)從運(yùn)動(dòng)副發(fā)生自鎖的條件來確定 原因機(jī)械的自鎖實(shí)質(zhì)就是其中的運(yùn)動(dòng)副發(fā)生了自鎖。例手搖螺旋于斤頂當(dāng)a卸、時(shí)，其螺旋副發(fā)生自鎖, 則此機(jī)械也必將發(fā)生自鎖，故其自 鎖條件為a環(huán)v(2)從生產(chǎn)阻力GSO的條件來確定 當(dāng)機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)，無論驅(qū)動(dòng)力 如何增大，機(jī)械不能運(yùn)動(dòng)；這是能克 服的生產(chǎn)阻力GWO。GSO意味著，只有驅(qū)抗力反向變?yōu)轵?qū)動(dòng)力后，才能使機(jī)械運(yùn)動(dòng)，此時(shí)機(jī)械已發(fā)生自鎖。例手搖螺旋千斤頂反行程：驅(qū)動(dòng)力為G, 阻抗力矩為則M' = Grf2tan(a (p、2 自鎖要求MWO,即 tan(a 卩、)<0 故此千斤頂自鎖條件為Q刊機(jī)從效率帀SO的條件來確定機(jī)當(dāng)機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)，無論驅(qū)動(dòng)力如何增大，其驅(qū)動(dòng)力所作的 功恥總是不足以克服其引起的最大損失功弘，故例手搖螺旋千斤頂 其反行程的效率為：帀'=GJG= tan(a /tana則得此自鎖條件為。環(huán)丫(4)從自鎖的概念或意義的角度來確定當(dāng)生產(chǎn)力一定時(shí)，驅(qū)動(dòng)力P可以任意增