第五章機(jī)械效率及自鎖

1、第五章第五章 機(jī)械的效率及自鎖機(jī)械的效率及自鎖5-1 機(jī)構(gòu)的效率機(jī)構(gòu)的效率5-2 機(jī)械的自鎖機(jī)械的自鎖 因摩擦損失是不可避免的，故必有 0和 1。 機(jī)械的損失功(Wf)與輸入功(Wd)的比值，5-1 機(jī)構(gòu)的效率機(jī)構(gòu)的效率1. 機(jī)械效率的概念及意義（1）機(jī)械效率 機(jī)械的輸出功(Wr)與輸入功(Wd)的比值，以表示。機(jī)械損失系數(shù)或損失率，以 表示。Wr/Wd1 1Wf/Wd（2）機(jī)械效率的意義 它是機(jī)械中的一個(gè)主要性能指標(biāo)，機(jī)械效率反映了輸入功在機(jī)械中的有效利用的程度，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。2. 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Wr/Wd1Wf/W

2、d2）以功率表示的計(jì)算公式Pr/Pd1Pf/Pd3）以力或力矩表示的計(jì)算公式F0/FM0/M即 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G實(shí)際機(jī)械裝置 理論機(jī)械裝置 0 = Pr /Pd=GvG /FvF00 = GvG /F0vF =1vGvFF機(jī)構(gòu)的效率機(jī)構(gòu)的效率(2/10) 因其正行程實(shí)際驅(qū)動(dòng)力為FGtan()，理想驅(qū)動(dòng)力為F0Gtan，故例1 斜面機(jī)構(gòu)已知 正行程 F Gtan()反行程 FGtan(-)現(xiàn)求 及 解 F0/Ftan/ tan() F0 /F tan/ tan()對(duì)嗎？ 因其反行程實(shí)際驅(qū)動(dòng)力為GF/tan()，理想驅(qū)動(dòng)力為G0 F/tan，故G0/G tan()/

3、tan機(jī)構(gòu)的效率機(jī)構(gòu)的效率(3/10)（2）機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定機(jī)械效率的確定除了用計(jì)算法外，更常用實(shí)驗(yàn)法來(lái)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)。機(jī)構(gòu)的效率機(jī)構(gòu)的效率(5/10) 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(guò)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(guò)實(shí)驗(yàn)積累的資料來(lái)預(yù)先估定的（如表5-1 簡(jiǎn)單傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)副的效率）。 據(jù)此，可通過(guò)計(jì)算確定出整個(gè)機(jī)械的效率。機(jī)構(gòu)的效率機(jī)構(gòu)的效率(6/10)3. 機(jī)組的機(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

4、求得。（1）串聯(lián) 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PrPd P1P2PdP1PkPk-1 12k 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。1k212kPdPrP1P2P1P2Pk-1Pk-1Pk=Pr機(jī)構(gòu)的效率機(jī)構(gòu)的效率(7/10) 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。 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。結(jié)論（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。 PriPdiP11+P22+PkkP

5、1+P2+Pk 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min ，或驅(qū)動(dòng)力F的有效分力Ft總是小于其本身所能引起的最大摩擦力， 即FtFfmax此時(shí)，機(jī)械將發(fā)生自鎖。機(jī)構(gòu)的自鎖機(jī)構(gòu)的自鎖(6/7)例 手搖螺旋千斤頂其反行程驅(qū)動(dòng)力與阻抗力矩的關(guān)系為M /G=d2tan( -v)/2當(dāng)M一定時(shí)，而G時(shí)，則 tan( -v)0又因機(jī)械自鎖時(shí)，其摩擦力一方應(yīng)大于或等于驅(qū)動(dòng)力一方，舉例機(jī)構(gòu)的自鎖機(jī)構(gòu)的自鎖(7/7)例2 斜面壓榨機(jī)例3 偏心夾具故知其自鎖的條件為 v。即 v三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）例例 斜面壓榨機(jī)斜面壓榨機(jī) 該機(jī)構(gòu)在當(dāng)力該機(jī)構(gòu)在當(dāng)力P 撤去后

6、，在撤去后，在的作用下應(yīng)該具有自鎖性。的作用下應(yīng)該具有自鎖性。（1）求出當(dāng)）求出當(dāng)為驅(qū)動(dòng)力時(shí)，該機(jī)為驅(qū)動(dòng)力時(shí)，該機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率。（設(shè)各接觸面的構(gòu)的機(jī)械效率。（設(shè)各接觸面的摩擦系數(shù)相同。）摩擦系數(shù)相同。）根據(jù)各接觸面間的相對(duì)運(yùn)根據(jù)各接觸面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及已知的摩擦角動(dòng)及已知的摩擦角j j，將兩，將兩滑塊所受的總反力作出?；瑝K所受的總反力作出。三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）取滑塊取滑塊2為分離體，列出平為分離體，列出平衡方程式：衡方程式：P+R12+R32=0, 作作出力多邊形，并由正弦定律出力多邊形，并由正弦定律求得：求得：取滑塊取滑塊3為分離體，列出平為分離體，列出平衡方程衡方

7、程 Q+R13+R23=0, 可作出可作出力多邊形并由正弦定律求得：力多邊形并由正弦定律求得：j jj j cos)2sin(32 RPj jj j cos)2cos(23 RQv R32= -R23)2(j j PctgQ三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）假想該機(jī)構(gòu)中不存在摩擦假想該機(jī)構(gòu)中不存在摩擦0 j jv理想驅(qū)動(dòng)力：理想驅(qū)動(dòng)力： PctgQ 0v該機(jī)構(gòu)的效率：該機(jī)構(gòu)的效率： j j j j tgtgctgctgQQ)2()2(0 0)2( j j tgj j 2 0 令令 此即該斜面壓榨機(jī)反行程自鎖的條件。此即該斜面壓榨機(jī)反行程自鎖的條件。三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）三、發(fā)生

8、自鎖的條件（續(xù)）3）偏心夾具的自鎖條件）偏心夾具的自鎖條件v應(yīng)滿足的條件：應(yīng)滿足的條件： 1ss2/ )sin(1j jDACs )sin(j j eOEsj jj jj j 2/ )sin()sin(De由幾何關(guān)系得：由幾何關(guān)系得：（1）將將s、s1的值帶入的值帶入(1)式可得偏心夾具的自鎖條件為：式可得偏心夾具的自鎖條件為： 結(jié)論結(jié)論1）所謂機(jī)械具有自鎖性，是說(shuō)當(dāng)它所受的驅(qū)動(dòng)力作用于所謂機(jī)械具有自鎖性，是說(shuō)當(dāng)它所受的驅(qū)動(dòng)力作用于其某處或按某方向作用時(shí)是自鎖的，而在另外的情況下其某處或按某方向作用時(shí)是自鎖的，而在另外的情況下卻是能夠運(yùn)動(dòng)的。卻是能夠運(yùn)動(dòng)的。2）判定機(jī)構(gòu)是否會(huì)自鎖和在什么條件下發(fā)生自鎖，可