機(jī)械的效率和自鎖

機(jī)械原理第五章機(jī)械的效率和自鎖§5－1機(jī)械的效率§5－2機(jī)械的自鎖機(jī)械的效率機(jī)械效率的概念1機(jī)械的輸出功(Wr)與輸入功（Wd）之比稱為機(jī)械效率η。機(jī)械的損耗功（Wf）與輸入功（Wd）之比稱為機(jī)械損失系數(shù)或損失率。η=Wr/Wd=1-Wf/Wd=1-ξ在設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，一方面應(yīng)盡量簡(jiǎn)化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，使功率傳遞通過(guò)的運(yùn)動(dòng)副數(shù)目越少越好；另一方面，應(yīng)設(shè)法減少運(yùn)動(dòng)副中的摩擦，如采用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)軸承，選用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑及潤(rùn)滑裝置進(jìn)行潤(rùn)滑。機(jī)械的效率機(jī)械效率的計(jì)算1用功的形式表示的效率計(jì)算公式：η=Wr/Wd=1-Wf/Wd用功率的形式表示的效率計(jì)算公式：η=Pr/Pd=1-Pf/Pd用力或力矩的形式表示的效率計(jì)算公式：η=F0/F=M0/MFvFvQFQ機(jī)械F0η=Pr/Pd=FQvQ/FvFη0=FQvQ/F0vF=1機(jī)械的效率機(jī)械效率的計(jì)算1計(jì)算螺旋副的效率：擰緊：

理想機(jī)械：M0＝d2Qtg(α

)/2

η＝M0/

M＝tg(α)/tg(α＋φv)機(jī)械的效率機(jī)械效率的計(jì)算1計(jì)算螺旋副的效率：擰松時(shí)，驅(qū)動(dòng)力為Q，M’為阻力矩，則有：實(shí)際驅(qū)動(dòng)力：

Q=2M’/d2tg(α-φv

)理想驅(qū)動(dòng)力：

Q0=2M’/d2tg(α)∴η’＝Q0/Q＝tg(α-φv

)/tg(α

)表5-2簡(jiǎn)單傳動(dòng)機(jī)械和運(yùn)動(dòng)副的效率名稱傳動(dòng)形式效率值備注圓柱齒輪傳動(dòng)6~7級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.98~0.99

良好跑合、稀油潤(rùn)滑

8級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.97

稀油潤(rùn)滑

9級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.96

稀油潤(rùn)滑

切制齒、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)0.94~0.96

干油潤(rùn)滑

鑄造齒、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)0.9~0.93圓錐齒輪傳動(dòng)6~7級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.97~0.98

良好跑合、稀油潤(rùn)滑

8級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.94~0.97

稀油潤(rùn)滑

切制齒、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)0.92~0.95

干油潤(rùn)滑

鑄造齒、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)0.88~0.92蝸桿傳動(dòng)自鎖蝸桿0.40~0.45單頭蝸桿0.70~0.75雙頭蝸桿0.75~0.82

潤(rùn)滑良好

三頭、四頭蝸桿0.80~0.92圓弧面蝸桿0.85~0.95續(xù)表5-2簡(jiǎn)單傳動(dòng)機(jī)械和運(yùn)動(dòng)副的效率名稱傳動(dòng)形式效率值備注帶傳動(dòng)平型帶傳動(dòng)0.90~0.98滑動(dòng)軸承球軸承0.99

稀油潤(rùn)滑滾子軸承0.98

稀油潤(rùn)滑

滑動(dòng)螺旋0.30~0.80滾動(dòng)螺旋0.85~0.95V型帶傳動(dòng)0.94~0.96套筒滾子鏈0.96無(wú)聲鏈0.97鏈傳動(dòng)平摩擦輪傳動(dòng)0.85~0.92摩擦輪傳動(dòng)潤(rùn)滑良好槽摩擦輪傳動(dòng)0.88~0.900.94

潤(rùn)滑不良0.97

潤(rùn)滑正常0.99

液體潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承螺旋傳動(dòng)機(jī)械的效率機(jī)械效率的計(jì)算1復(fù)雜機(jī)組的效率：串聯(lián)：在功率傳遞過(guò)程中，前一機(jī)器的輸出功率即為后一機(jī)器的輸入功率。η1=P1/Pd，η2=P2/P1，···，ηk=Pk/Pk-1連乘起來(lái)，得串聯(lián)機(jī)組的總效率：η1·

η2

···ηk=P1/Pd·P2/P1···Pk/Pk-1=Pk/Pd=η1Pd2P1kPk-1P2Pk···機(jī)械的效率機(jī)械效率的計(jì)算1復(fù)雜機(jī)組的效率：并聯(lián)：總輸入功率等于各臺(tái)機(jī)器輸入功率之和Pd=P1+P2+···+Pk總輸出功率等于各臺(tái)機(jī)器輸出功率之和Pr

=

P1`+P2`+···+Pk`=P1η1+P2η2+···+Pkηk1Pd2P1kP2Pk···P1P2Pk```機(jī)械的效率機(jī)械效率的計(jì)算1復(fù)雜機(jī)組的效率：并聯(lián)：總效率為η=Pr/Pd=（P1η1+P2η2+···+Pkηk

）/（P1+P2+···+Pk）1Pd2P1kP2Pk···P1P2Pk```機(jī)械的效率機(jī)械的效率1復(fù)雜機(jī)組的效率：并聯(lián)：總效率為η=Pr/Pd=（P1η1+P2η2+···+Pkηk

）/（P1+P2+···+Pk）1Pd2P1kP2Pk···P1P2Pk```機(jī)械的自鎖機(jī)械的自鎖212法向分力：

Pn=Pcosβ

水平分力：Pt=Psinβ正壓力：

N21=Pn

最大摩擦力：Fmax=fN21分析平面移動(dòng)副在驅(qū)動(dòng)力P作用的運(yùn)動(dòng)情況：

PtN21PnPβ

=

Pn

tgβ

=Pntgφ機(jī)械的自鎖機(jī)械的自鎖2摩擦錐無(wú)論P(yáng)多大，滑塊在P的作用下不可能運(yùn)動(dòng)－發(fā)生自鎖。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的作用線落在摩擦錐內(nèi)時(shí)，則機(jī)械發(fā)生自鎖。12當(dāng)β≤φ時(shí),恒有：分析平面移動(dòng)副在驅(qū)動(dòng)力P作用的運(yùn)動(dòng)情況：

PtN21PnPβ

Pt≤FmaxφF21R21機(jī)械的自鎖機(jī)械的自鎖2設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，應(yīng)避免在運(yùn)動(dòng)方向出現(xiàn)自鎖，而有些機(jī)械要利用自鎖進(jìn)行工作(如千斤頂?shù)?。自鎖的工程意義：12對(duì)僅受單力P作用的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副最大摩擦力矩為：

Mf=Rρ當(dāng)力P的作用線穿過(guò)摩擦圓(a<ρ)時(shí)，發(fā)生自鎖。aPR＝Pρ

M=P·a產(chǎn)生的力矩為：機(jī)械的自鎖2ODAB123應(yīng)用實(shí)例：圖示鉆夾具在P力加緊，去掉P后要求不能松開(kāi)，即反行程具有自鎖性，由此可求出夾具各參數(shù)的幾何條件為：在直角△ABC中有：在直角△OEA中有：該夾具反行程具有自鎖條件為：s-s1≤ρ

esin(δ－φ)－(Dsinφ)/2≤ρ

s=OE

s1=ACss1ePφδR23EC若總反力R23穿過(guò)摩擦圓--發(fā)生自鎖=(Dsinφ)/2

=esin(δ－φ)

φACBEOδ-φ機(jī)械的自鎖2ODAB123應(yīng)用實(shí)例：圖示鉆夾具在P力加緊，去掉P后要求不能松開(kāi)，即反行程具有自鎖性，由此可求出夾具各參數(shù)的幾何條件為：在直角△ABC中有：s-s1≤ρ

s1=ACss1PφR23C若總反力R23穿過(guò)摩擦圓--發(fā)生自鎖=(Dsinφ)/2

φACB機(jī)械的自鎖2ODAB123在直角△OEA中有：該夾具反行程具有自鎖條件為：

esin(δ－φ)－(Dsinφ)/2≤ρ

s=OEss1ePφδR23EC=esin(δ－φ)

φACBEOδ-φ機(jī)械的自鎖2應(yīng)用實(shí)例：圖示鉆夾具在P力加緊，去掉P后要求不能松開(kāi)，即反行程具有自鎖性，

當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)自鎖時(shí)，無(wú)論驅(qū)動(dòng)力多大，都不能運(yùn)動(dòng)，從能量的觀點(diǎn)來(lái)看，就是驅(qū)動(dòng)力所做的功永遠(yuǎn)≤由其引起的摩擦力所做的功。即：設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，上式可用于判斷是否自鎖及出現(xiàn)自鎖條件。η≤0機(jī)械的自鎖2說(shuō)明：η≤0時(shí)，機(jī)械已不能動(dòng)，外力根本不做功，η已失去一般效率的意義。僅表明機(jī)械自鎖的程度。且η越小表明自鎖越可靠。

上式意味著只有當(dāng)生產(chǎn)阻力反向而成為驅(qū)動(dòng)力之后，才能使機(jī)械運(yùn)動(dòng)。上式可用于判斷是否自鎖及出現(xiàn)自鎖條件。

η＝Q0/

Q≤0＝>Q≤0

機(jī)械的自鎖2舉例：(1)螺旋千斤頂,螺旋副反行程(擰松)的機(jī)械效率為：≤0得自鎖條件：tg(α-φv

)≤0，η’＝tg(α-φv

)/tg(α)α≤φvφv=8.7°f=0.15機(jī)械的自鎖2(2)斜面壓榨機(jī)力多邊形中，根據(jù)正弦定律得：提問(wèn)：如P力反向，該機(jī)械發(fā)生自鎖嗎？Pα132R32R13QR12Q=R23cos(α-2φ)/cosφQR13R23PR12R3290°+φ90°-α+2φα-φ90°-(α-φ)α-2φ90°-φv32R23R13+

R23+

Q=0大?。?？？√方向：√√√R32+

R12+

P=0大?。骸?/p>

？？方向：√√√

P=