第五章-機(jī)械的效率和自鎖(中文)課件

1、第五章機(jī)械的效率和自鎖 Chapter 5 Efficiency and Self-lock in Mechanism 第五章機(jī)械的效率和自鎖 Chapter 5 Effici機(jī)構(gòu)是用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的構(gòu)件組合。無(wú)論是低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副）還是高副，只要兩構(gòu)件的接觸表面產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，沿運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生阻力的現(xiàn)象，稱為摩擦（friction）。一旦發(fā)生摩擦必有功率損耗，即存在效率（efficiency）問(wèn)題。當(dāng)摩擦阻力大到一定程度時(shí)，運(yùn)動(dòng)副變成不可動(dòng)連接而產(chǎn)生自鎖（self-lock）機(jī)構(gòu)是用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的構(gòu)件組合。 5-1 機(jī)械的效率1.概念 Input work(輸入功)：驅(qū)

2、動(dòng)力所做的功.（Wd）Output work(輸出功)：克服生產(chǎn)阻力所做的功. （Wr）Lost work(損耗功)：克服有害阻力所做的功. （Wf） 5-1 機(jī)械的效率1.概念 Input work(輸入功The efficiency of the mechanism（機(jī)械效率）：輸入功在機(jī)械中的有效利用程度。（）機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí):The ideal mechanism（理想機(jī)械）： 不存在摩擦的機(jī)械。The ideal drive force（理想驅(qū)動(dòng)力）：理想機(jī)械中，克服同樣的生產(chǎn)阻力，需要的驅(qū)動(dòng)力。F0A group of mechanisms（機(jī)組）：多種機(jī)器組成機(jī)組。The effi

3、ciency of the mechanish = Wr / Wd(h = 1理想機(jī)器永動(dòng)機(jī)) = 1- Wf / Wd(Wf h) 2.1. 用功的形式表示 h = Wr / Wd 2.2 用功率的形式表示 h = (Wr /t) /(Wd /t) = Pr / Pd = 1- Pf / Pd t 一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)間2. 機(jī)械效率的表示方法h = Wr / Wd(h = 1理想機(jī)器永動(dòng)機(jī)) h = MF0/ MF = MQ/ MQ0 同樣 h 也能由力矩來(lái)表示：驅(qū)動(dòng)力矩的效率表示生產(chǎn)阻力矩的效率表示理想生產(chǎn)阻力矩實(shí)際生產(chǎn)阻力矩=h理想驅(qū)動(dòng)力矩實(shí)際驅(qū)動(dòng)力矩=h =理想驅(qū)動(dòng)力實(shí)際驅(qū)動(dòng)力實(shí)際生產(chǎn)阻力

4、理想生產(chǎn)阻力=Conclusion:h = MF0/ MF = MQ/ MQ0 同應(yīng)用:電機(jī)帶傳動(dòng)軸承齒輪傳動(dòng)工作機(jī)工作機(jī)：0.97圓柱齒輪：67級(jí) 0.980.99 8級(jí) 0.97帶傳動(dòng)(v帶)： 0.96滑動(dòng)軸承： 0.94(潤(rùn)滑不良) ；0.97(潤(rùn)滑正常) ；0.99(滾體潤(rùn)滑)滾動(dòng)軸承 球軸承：0.99；滾子軸承：0.98應(yīng)用:電機(jī)帶傳動(dòng)軸承齒輪傳動(dòng)工作機(jī)工作機(jī)：0.97滑動(dòng)軸承：h1=Pr1/Pd1、h2=Pr2/Pd2、hK=PrK/PdKPr1 Pr2 Pr3 PrK-1 PrKPd Pd2 Pd3 PdKh1h2h3hK3.1.serial structure串聯(lián) =h1h2

5、hK h =PrKPd=PrKPd1Pr1Pd2Pr2Pd3Pr3PdK-1PdKPrK-1 3. 機(jī)組 結(jié)論：(1) 串聯(lián)機(jī)器(組)的總效率等于組成該機(jī)器(組)各機(jī)械部分效率的連乘積； (2) h himinhi總效率小于組成該機(jī)器任一機(jī)械部分的效率，當(dāng)某一部分效率太低時(shí)，將直接影響到機(jī)器總效率； (3) Kh用盡可能短的傳遞路線。h1=Pr1/Pd1、h2=Pr2/Pd2、hK=PrK/PInput power： Pd = Pd1 + Pd2 + + PdKOutput power： Pr = Pr1 + Pr2 + + PrKhi= Pri/Pdi and Pr = Pd1h1 + Pd

6、2h2 + + PdKhKh1h2h3hKPd3Pr1Pr2Pr3PrKPd1Pd2PdKPdPr3.2.parallel structure并聯(lián) h =(Pd1h1 + Pd2h2 + + PdKhK)(Pd1 + Pd2 + + PdK)PrPd= 結(jié)論：1）總效率不僅與各機(jī)器的效率有關(guān)，而且也與各機(jī)器所傳遞的功率大小有關(guān)。2）設(shè)各機(jī)器中效率最高者及最低者分別為max min，則 min j P與R共線。Px = Fa.原本運(yùn)動(dòng)滑塊等速運(yùn)動(dòng)；b. 原不動(dòng)靜止不動(dòng)；具有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。2. 平面自鎖條件 主動(dòng)力P的作用線在摩擦角j 之外。Px F，即滑塊加速。(2) a = jjNRF12PPxP

7、yaFNR21j摩擦圓錐PPPaPPxPy12FNR21jP tga = Px P作用線在j之內(nèi)，Px F。 a.原本運(yùn)動(dòng)減速至靜止； b. 原不動(dòng)滑塊保持靜止不論P(yáng)力有多大。 歸納：由此可見，在aj時(shí)，tga/tgj1。這說(shuō)明：隨著PPx、PyF，而(F-Px)，故原靜止不動(dòng)的滑塊不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)。 無(wú)法使受力對(duì)象產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱為機(jī)械的自鎖。結(jié)論: 平面自鎖條件aj； a-傳動(dòng)角; j-摩擦角 (3) a j12PPxPyaFNR21jjNRF摩擦圓錐PPPPx = (tga/tgj)* F P作用線在j之內(nèi)，Px s時(shí)，Q在摩擦圓外，MdMf，因此軸頸加速運(yùn)動(dòng)；3）當(dāng)hs時(shí)，Q與摩擦圓相割，

8、MdMf，此時(shí)軸頸將減速運(yùn)動(dòng)直至停止運(yùn)動(dòng)；若軸頸原來(lái)就不動(dòng)，無(wú)論Q多大，軸頸都不能動(dòng)，產(chǎn)生自鎖。2Q12Mdr10R21sQ Qh QN21f21根據(jù)力矩等效定律，可將驅(qū)動(dòng)力矩Md與載荷Q合并成一個(gè)合力Q例1：在圖上畫出各運(yùn)動(dòng)副的總反力。解：FM21123423R12R32例1：在圖上畫出各運(yùn)動(dòng)副的總反力。解：FM2112342例2：在圖上畫出各運(yùn)動(dòng)副的總反力。FM1阻力矩11234R12R32分析：構(gòu)件1：M1，R41，R21構(gòu)件2：R12，R32構(gòu)件3：R23，R43，F(xiàn)從二力桿開始分析受力。2123R21R41FR23R43例2：在圖上畫出各運(yùn)動(dòng)副的總反力。FM1阻力矩11234R解題步

9、驟：(1) 判定連桿是受拉或受壓； (2) 判定構(gòu)件間的相對(duì)轉(zhuǎn)向；(3) 判定作用力在摩擦圓上切點(diǎn)位置；(4) 依據(jù)力平衡條件求解。解題步驟：例3：判斷下列圖中那副圖的總反力是正確的。并判斷其運(yùn)動(dòng)形式。212Mdr10R21sQ212Mdr10R21sQ212Mdr10R21sQ 加速運(yùn)動(dòng)例3：判斷下列圖中那副圖的總反力是正確的。并判斷其運(yùn)動(dòng)形式。例4：求運(yùn)動(dòng)副中的反力和作用在凸輪上的平衡力偶矩。解：Q23123R12R321v21R21R31例4：求運(yùn)動(dòng)副中的反力和作用在凸輪上的平衡力偶矩。解：Q23例：圖示為一斜面壓榨機(jī)。在滑塊3上施加一定的力P，即可產(chǎn)生一壓緊力將物體1壓緊。Q為被壓緊的物體對(duì)滑塊2的反作用力。求在去掉水平力P后的機(jī)構(gòu)自鎖條件。vR324QP123annammR42jjR23jR43解： 對(duì)受力體2和3，分別列出平衡方程式為： Q + R42 +R32 = 0 P + R43 + R23 = 0例：圖示為一斜面壓榨機(jī)。在滑塊3上施加一定的力P，即可產(chǎn)生一vR324QP123annammR42jjR23jR43 Q + R42 +R32 = 0 P + R43 + R23 = 0QR23R32(a j)R42(90- j)P(90+ j)R43j( 2j)自鎖條件有: Q = R32 *sin(a-2j) /cosjP = R2