機(jī)械原理第5章機(jī)械的效率和自鎖

機(jī)械在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段恒有:比值Wr/Wd反映了驅(qū)動(dòng)功的有效利用程度，稱為機(jī)械效率η＝Wr/Wd用功率表示：η＝Nr/Nd用力的比值表示η：

分析：η總是小于

1，當(dāng)Wf

增加時(shí)將導(dǎo)致η下降。η＝Nr/Nd對(duì)理想機(jī)械，有理想驅(qū)動(dòng)力P0設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，盡量減少摩擦損失，措施有：η0＝Nr/Nd=

Q

vQ

/P0vp代入得:η＝P0vp/Pvp＝P0/P用力矩表示：η＝Md0

/MdWd=Wr+Wfb)考慮潤滑c)合理選材PvpvQQ機(jī)械＝1－Wf/Wd

＝(Wd－Wf)/Wd＝(Nd－Nf)/Nd＝1－Nf/Nd

=

Q

vQ/P

vp＝1P0

a)用滾動(dòng)代替滑動(dòng)第五章機(jī)械的效率和自鎖第一節(jié)機(jī)械的效率結(jié)論：計(jì)算螺旋副的效率：擰緊：

理想機(jī)械：M0＝d2Qtg(α

)/2

η＝M0/M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

以上為計(jì)算方法，工程上更多地是用實(shí)驗(yàn)法測(cè)定η

，下表列出由實(shí)驗(yàn)所得簡單傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)副的機(jī)械效率＝tg(α)/tg(α＋φv)＝tg(α-φv)/tg(α

)PvpvQQ機(jī)械Q0表簡單傳動(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、稀油潤滑8級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.97

稀油潤滑

9級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.96

稀油潤滑

切制齒、開式齒輪傳動(dòng)0.94~0.96

干油潤滑

鑄造齒、開式齒輪傳動(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、稀油潤滑

8級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.94~0.97

稀油潤滑切制齒、開式齒輪傳動(dòng)0.92~0.95

干油潤滑

鑄造齒、開式齒輪傳動(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)表簡單傳動(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

稀油潤滑

滾子軸承0.98

稀油潤滑

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)潤滑良好槽摩擦輪傳動(dòng)0.88~0.900.94

潤滑不良0.97

潤滑正常0.99

液體潤滑滾動(dòng)軸承螺旋傳動(dòng)復(fù)雜機(jī)械的機(jī)械效率計(jì)算方法：1.)串聯(lián)：2.)并聯(lián)總效率η不僅與各機(jī)器的效率ηi有關(guān)，而且與傳遞的功率Ni有關(guān)。設(shè)各機(jī)器中效率最高最低者分別為ηmax和ηmin

則有：NdNkN1N2Nk-112kN1N2NkN’1N’2N’k12kNdNrηmin<η<ηmaxN1N2N’d2N”d2N”d3N’d3N’rN”r123‘3“4‘4“3.)混聯(lián)先分別計(jì)算，合成后按串聯(lián)或并聯(lián)計(jì)算。NdNkN1N2N’d2N”d2N”d3N’d3N’rN”r123‘3“4‘4“N1N2N’d2N”d2N”d3N’d3N’rN”r123‘3“4‘4“NdNrN”rN’r串聯(lián)計(jì)算NdNk并聯(lián)計(jì)算串聯(lián)計(jì)算

自鎖的工程意義設(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。第二節(jié)機(jī)械的自鎖

無論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角（錐）內(nèi)時(shí)，則機(jī)械發(fā)生自鎖。12法向分力：

Pn=Pcosβ

水平分力：Pt=Psinβ正壓力：

N21=Pn

最大摩擦力：Fmax=fN21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≤Fmax=Pntgβ

=PntgφφF21R2112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的作用線穿過摩擦圓(a<ρ)時(shí)，發(fā)生自鎖。aPR＝Pρ

M=P·

a產(chǎn)生的力矩為：ODAB123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，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穿過摩擦圓--發(fā)生自鎖=(Dsinφ)/2

=esin(δ－φ)

φACBEOδ-φ

當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)自鎖時(shí)，無論驅(qū)動(dòng)力多大，都不能運(yùn)動(dòng)，從能量的觀點(diǎn)來看，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。說明：

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)阻力反向而稱為驅(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≤0η＝Q0/Q≤0＝>Q≤0

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(2)斜面壓榨機(jī)(設(shè)計(jì)參數(shù)，使其具有自鎖性）力多邊形中，根據(jù)正弦定律得：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：√√