第五章 機(jī)械的效率.ppt

1、第五章機(jī)械的效率和自鎖,學(xué)習(xí)要求： 能對(duì)運(yùn)動(dòng)副中的摩檫進(jìn)行分析和計(jì)算 能確定簡單機(jī)械的機(jī)械效率及自鎖條件 內(nèi)容提要： 機(jī)械的效率 機(jī)械效率為機(jī)械的輸出功與輸入功之比 表達(dá)式形式為WWWW 式中W，W，W分別表示機(jī)構(gòu)的輸出功、輸入功和損失功 PPPP,PPPP 式中P，P，P分別表示機(jī)構(gòu)的輸入功率，輸出功率和損失功率。 PPPP 式中F，M分別為機(jī)械的理想驅(qū)動(dòng)力、理想驅(qū)動(dòng)力矩；，分別為機(jī)械的實(shí)際驅(qū)動(dòng)力，實(shí)際驅(qū)動(dòng)力矩 對(duì)于整臺(tái)機(jī)械或由許多機(jī)器組成的機(jī)組，機(jī)組的總效率按下列三種不同的組成方式分別計(jì)算： 串聯(lián)PP,并聯(lián): 混聯(lián): 機(jī)械的自鎖 有些機(jī)械，就其機(jī)構(gòu)是可以運(yùn)動(dòng)的，但由于摩檫的存在，卻會(huì)出現(xiàn)無

2、論如何增大驅(qū)動(dòng)力，也無法使其運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象為機(jī)械的自鎖 判斷機(jī)械是否自鎖的方法： 根據(jù)運(yùn)動(dòng)副的自鎖條件判定運(yùn)動(dòng)副是否自鎖： 移動(dòng)副的自鎖條件為驅(qū)動(dòng)力作用于摩檫角之內(nèi)，即，其中為傳動(dòng)角；,轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件為驅(qū)動(dòng)力作用于摩檫圓之內(nèi)，即，其中為驅(qū)動(dòng)力臂長； 螺旋副的自鎖條件為螺紋升角小于或等于螺旋副的摩檫角或當(dāng)量摩檫角，即 根據(jù)機(jī)械效率小于或等于零的條件來確定，即 根據(jù)機(jī)械自鎖時(shí)生產(chǎn)阻力來確定 根據(jù)機(jī)械自鎖時(shí)生產(chǎn)阻力G來確定 根據(jù)作用于構(gòu)件上的驅(qū)動(dòng)力的有效分力總是小于或等于由其所能引起的最大摩檫力的條件來確定,一、填空 1、移動(dòng)副的自鎖條件是 傳動(dòng)角小于摩擦角或當(dāng)量摩擦角v ，轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件

3、是 外力作用線與摩擦圓相交或相切 ，螺旋副的自鎖條件是 螺旋升角小于摩擦角或當(dāng)量摩擦角v 。 2、矩形螺紋和梯形螺紋用于 傳動(dòng) ，而三角形螺紋用于 聯(lián)接 。 3、從效率的觀點(diǎn)來看，機(jī)構(gòu)的自鎖條件是 效率恒小于或等于零 ；對(duì)于反行程自鎖的機(jī)構(gòu)，其正行程的機(jī)械效率一般小于 50 。 4、槽面摩擦力比平面摩擦力大是因?yàn)?槽面的法,向反力大于平面的法向反力 。 5、所謂自鎖機(jī)構(gòu)，即在 反行程 時(shí)不能運(yùn)動(dòng)，而在行程時(shí)，它的效率一般小于 50 。 6、機(jī)械發(fā)生自鎖的實(shí)質(zhì)是 驅(qū)動(dòng)力所能做的功總是小于或等于克服由其可能引起的最大摩擦阻力所需要的功 。 7、機(jī)械效率等于 輸出 功與 輸入 功之比，它反映了 輸入

4、 功在機(jī)械中的有效利用程度。 8、提高機(jī)械效率的途徑有， 盡量簡化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) ， 選擇合適的運(yùn)動(dòng)副形式 ， 盡量減少構(gòu)件尺寸 ， 減少摩擦 。 9、并聯(lián)機(jī)組的總效率不僅與各機(jī)器的 效率 有,關(guān)，而且與各機(jī)器傳遞到 輸入功的分配方式 有關(guān)。 10、單運(yùn)動(dòng)副機(jī)械自鎖的原因是驅(qū)動(dòng)力 交于 摩擦錐。 11、機(jī)械中采用環(huán)形支承的原因是 避免軸端中心壓強(qiáng)過大 。 12、機(jī)械出現(xiàn)自鎖是由于 機(jī)械效率小于零 。 二、簡答 1、何謂機(jī)構(gòu)的自鎖？舉出兩種工程中利用機(jī)械自鎖完成工作要求的實(shí)例。 答：當(dāng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力克服不了由其引起的摩檫力時(shí)，機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱為自鎖。 如：螺旋千斤頂、斜面壓榨機(jī)等。,2、當(dāng)作用在

5、轉(zhuǎn)動(dòng)副中軸頸上的外力為一單力，并分別作用在其摩擦圓之內(nèi)、之外或相切時(shí)，軸頸將作何種運(yùn)動(dòng)？ 答：外力作用在摩檫圓之外，則驅(qū)動(dòng)力矩大于摩檫力矩，軸頸將加速運(yùn)動(dòng)。 外力作用線與摩檫圓相切，則驅(qū)動(dòng)力矩等于摩檫力矩，軸頸在軸承中處于臨界自鎖狀態(tài)，軸頸作等速轉(zhuǎn)動(dòng)或靜止不動(dòng)。 外力作用線與摩檫圓相割，即驅(qū)動(dòng)力小于最大摩檫力矩，軸頸發(fā)生自鎖。 3、當(dāng)作用在轉(zhuǎn)動(dòng)副中軸頸上的外力為一力偶距時(shí)，也會(huì)發(fā)生自鎖嗎？,外力作用線與摩檫圓相割，即驅(qū)動(dòng)力小于最大摩檫力矩，軸頸發(fā)生自鎖。 3、當(dāng)作用在轉(zhuǎn)動(dòng)副中軸頸上的外力為一力偶距時(shí)，也會(huì)發(fā)生自鎖嗎？ 答：會(huì)，當(dāng)M外Mf時(shí)發(fā)生自鎖。 4、自鎖機(jī)械根本不能運(yùn)動(dòng)，對(duì)嗎？ 答：錯(cuò)誤。

6、自鎖本身可以運(yùn)動(dòng)，它只有在滿足自鎖條件的情況下才不能運(yùn)動(dòng)。 5、通過對(duì)串聯(lián)機(jī)組及并聯(lián)機(jī)組的效率計(jì)算，對(duì)我們設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)有何重要啟示？ 答：通過對(duì)串聯(lián)機(jī)組及并聯(lián)機(jī)組的效率計(jì)算，得出只要機(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)器的數(shù)目越多，機(jī)械效,率也越低。而要提高并聯(lián)機(jī)組的效率，應(yīng)著重提 高并聯(lián)機(jī)組的效率，應(yīng)著重提高穿體功率大的傳動(dòng)路線的效率。 6、何謂機(jī)械效率？用力或力矩形式表達(dá)的機(jī)械效率公式=Fo/F=Mo/M來計(jì)算機(jī)構(gòu)的效率，其數(shù)值是否一定能代表此機(jī)構(gòu)對(duì)輸入功有效利用的程度？為什么？ 答：機(jī)械的輸出功與輸入功之比稱為機(jī)械效率用FFMM來計(jì)算機(jī)構(gòu)的效率，其數(shù)值一定能代表

7、此機(jī)構(gòu)對(duì)輸入功有效利用的程度,因?yàn)镚GFF GGFoF1 = F oF/FF =Fo/F,同里可得=Mo/M,5-1圖示為一擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)已知各部分尺寸和接觸面的摩擦系數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)副、處的虛線圓代表摩擦圓試畫出在作用下的各運(yùn)動(dòng)副總反力位置和方向,解：,5-2已知各構(gòu)件的尺寸,機(jī)構(gòu)的位置,各運(yùn)動(dòng)副中的摩擦系數(shù)f及摩擦圓半徑,如圖示,M1為驅(qū)動(dòng)力矩,Q為阻力.在圖上畫出各運(yùn)動(dòng)副反力的方向和作用線.,解：,5-3如圖所示,構(gòu)件為一凸輪機(jī)構(gòu)的推桿,它在力P的作用下沿導(dǎo)軌2向上運(yùn)動(dòng),設(shè)兩者的摩擦系數(shù)f=0.2,試問為了避免發(fā)生自鎖,導(dǎo)軌的長度L應(yīng)滿足什么條件? 解:摩擦角=arctan0.2. 畫出構(gòu)件1所受運(yùn)動(dòng)副反力 及 ,畫出構(gòu)件1上所受力的矢量封閉多邊形,如答圖,得,對(duì)B點(diǎn)取矩: 要使桿1不自鎖,必須滿足:,5-4圖示定滑輪2的直徑為D,虛線圓為轉(zhuǎn)動(dòng)副A中的摩擦圓,其半徑為,F為驅(qū)動(dòng)力,垂直向下.若不計(jì)繩與輪間的摩擦力,試: (1)在圖示標(biāo)出轉(zhuǎn)動(dòng)副A中的總反力R12的位置和方向; (2)求使重物Q等速上升的驅(qū)動(dòng)力F(用Q表示) (3)求該滑輪的機(jī)械效率. 解:(1)見圖 (2)R12=F+Q (F-Q)D/2=(F+Q),(3),5-5圖示鉸鏈機(jī)構(gòu)中,各鉸鏈處細(xì)實(shí)線小圓為摩擦圓,Md為驅(qū)動(dòng)力矩,Mr為生產(chǎn)阻力矩.