精品課件《機械原理》_第五章機械的效率及自鎖_百講解

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

2、vg/F2f=1理想驅動力實際驅動力理想驅動力矩 實際驅動力矩例1斜面機構于機械效率的確定(1)機械效率的計算確定1) 以功表示的計算公式f/ = WlJWd=l-Wl/Wd2) 以功率表示的計算公式 q=PP& = -PJP&3) 以力或力矩表示的計算公式t=FJF=MJM機構的歡牟已知 正行程 F = Gtan(a + )反行程Fr = Gtan(a + )現(xiàn)求可及7解 因其正行程實際驅動力為F = Gtan(a+),理想驅動力為 Fo = Gtana,故7 = F JF=tana/tan(a + cp)對嗎?/ Fq/F=tana/tan(a (p)因其反行程實際驅動力為

3、G=F7tan(a-),理想驅動力為 Go= F/tana,故7' = GJG = tan(a (p)l tana例2螺旋機構已知 擰緊時 M = Grf2tan(a + )/2 放松時 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 7 =MJM = tana/tan(a + v) 放松時 "'=GJG = tan(a 卩 J/ tana鼻(2)機械效率的實驗測定機構的歡牟機構的歡牟機械效率的確定除了用計算法外，更常用實驗法來測定, 許多機械尤其是動力機械在制成后，往往都需作效率實驗?，F(xiàn)以蝸桿傳動效率實驗測定為例加以說

4、明。1)實驗裝置彈性梁Q機構的歡阜11刁2）實驗方法實驗時，可借助于磅秤測定出定子平衡桿的壓力F來確定岀 主動軸上的力矩M主，即M主=刊同時，根據彈性梁上的千分表讀數(shù)（即代表0力），來確定出制動輪上的圓周力F嚴Q_G,從而確定出從動軸上的力矩M從,M = FtR = （Q G）R該蝸桿的傳動機構的效率公式為U =P£P主=少從"/從/（仞主"/主）="/從/（旳/主）式中i為蝸桿傳動的傳動比。對于正在設計和制造的機械，雖然不能直接用實驗法測定其 機械效率，但是由于各種機械都不過是由一些常用機構組合而成 的，而這些常用機構的效率又是可通過實驗積累的資料來預

5、先估 定的（如表51簡單傳動機構和運動副的效率）o據此，可通過 計算確定出整個機械的效率。的機械效率計算機組由若干個機器組成的機械系統(tǒng)。當已知機組各臺機器的機械效率時，則該機械的總效率可 由計算求得（1）串聯(lián)幾串聯(lián)機組功率傳動的特點是前一機器的輸出功率即為后一機 器的輸入功率。串聯(lián)機組的總機械效率為即串聯(lián)機組總效率等于組成該機組的各個機器效率的連乘積。k機構的歡彳刁結論 只要串聯(lián)機組中任一機器的效率很低,就會使整個機組的效率極低；且串聯(lián)機器數(shù)目越多,機械效率也越低。（2）并聯(lián)并聯(lián)機組的特點是機組的輸入功 率為各機器的輸入功率之和，而輸出 功率為各機器的輸出功率之和。= YPri卩1帀1+卩2帀

6、2+P«%"=YpZ =只+尸2+幾即并聯(lián)機組的總效率與各機器的效率及其鎖傳動的功率的大 小有關，且加心vg；機組的總效率主要取決于傳動功率大 的機器的效率。結論要提高并聯(lián)機組的效率，應著重提高傳動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）最后按下式計算其總機械效率。巧=Er/EPd于創(chuàng)設已知某機械傳動裝置的機構的效率和輸出功率，求該 機械傳動裝置的機械效率。Pi=5kW0.960.96P2 _ 3 P4 _r=0.2kW0.940.940.42Pd Pl Pl0.980.98解 機構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 機構七2、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 故該機械的總效率為§ 5-2機械的旬偵1.機構的自鎖?/ = Pr/yPd =(5+02)kW/(5649+0561)kW=0837k機構的歡彳k機構的歡彳(0自鎖現(xiàn)象某些機構，就其機構而言是能夠運動的，但由于摩擦的存在, 卻會出現(xiàn)無論驅動力如何增大，也無法使機械運動的現(xiàn)象。(2)自鎖意義設計機械時，為使機械能實現(xiàn)

8、預期的運動，必須避免機械在 所需的運動方向發(fā)生自鎖；有些機械的工作需要具有自鎖的特性,如手扌螺旋千斤頂。(3)自鎖條件機械發(fā)生自鎖實質上時機械中的運動副發(fā)生的自鎖。機例移動副設驅動力為幾 傳動角為", 摩擦角處則Ft=Fsin/?=Fntan/?Ffinax=Fntan當曲時，有即©當時，無論驅動力F 如何增大，其有效分力尺總小于 驅動力F本書所引起的最大摩擦 力，因而總不能推動滑塊運動。即自鎖現(xiàn)象。結論 移動副發(fā)生自鎖的條件為：在移動副中，如果作用于 滑塊上的驅動力作用在其摩擦角之內（即“卸），則發(fā)生自鎖。例轉動副設驅動力為幾力臂長為"， 摩擦圓半徑為°

9、;,當F作用在摩 擦圓之內時（即衣刃,則Ma=iF < Mf=FR p =F p即F任意增大S不變），也不 能使軸頸轉動，即發(fā)生了自鎖 現(xiàn)象。機結論 轉動副發(fā)生自鎖的條件為：作用在軸頸上的驅動力為 單力F,且作用于摩擦角之內， Sfla<po機機機機械的令偵(1)從運動副發(fā)生自鎖的條件來確定 原因機械的自鎖實質就是其中的運動副發(fā)生了自鎖。例手搖螺旋于斤頂當a卸、時，其螺旋副發(fā)生自鎖, 則此機械也必將發(fā)生自鎖，故其自 鎖條件為a環(huán)v(2)從生產阻力GSO的條件來確定 當機械發(fā)生自鎖時，無論驅動力 如何增大，機械不能運動；這是能克 服的生產阻力GWO。GSO意味著，只有驅抗力反向變?yōu)轵寗恿?，才能使機械運動，此時機械已發(fā)生自鎖。例手搖螺旋千斤頂反行程：驅動力為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刊機從效率帀SO的條件來確定機當機械發(fā)生自鎖時，無論驅動力如何增大，其驅動力所作的 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生產力一定時，驅動力P可以任意增