第5章 機械效率與自鎖

1、第五章第五章 機械的效率及自鎖機械的效率及自鎖5-1 5-1 機構的效率機構的效率5-2 5-2 機械的自鎖機械的自鎖機械的損失功機械的損失功( (W Wf f) )與輸入功與輸入功( (W Wd d) )的比值，的比值，1. 1. 機械效率的概念及意義機械效率的概念及意義（1 1）機械效率）機械效率機械的輸出功機械的輸出功( (W Wr r) )與輸入功與輸入功( (W Wd d) )的比值的比值以以表示。表示。機械損失系數或損失率，機械損失系數或損失率，以以 表示。表示。W Wr r/ /W Wd d1 1 1 1W Wf f/ /W Wd d5-1 5-1 機構的效率機構的效率因摩擦損失

2、是不可避免的，故必因摩擦損失是不可避免的，故必有有 00和和 1 1。（2 2）機械效率的意義）機械效率的意義機械效率反映了輸入功在機械中的有效利用機械效率反映了輸入功在機械中的有效利用的程度的程度, , 是機械中的一個主要性能指標是機械中的一個主要性能指標2. 2. 機械效率的確定機械效率的確定（1 1）機械效率的計算確定）機械效率的計算確定1 1）以功表示的計算公式）以功表示的計算公式W Wr r/ /W Wd d1 1W Wf f/ /W Wd d2 2）以功率表示的計算公式）以功率表示的計算公式P Pr r/ /P Pd d1 1P Pf f/ /P Pd d3 3）以力或力矩表示的計

3、算公式）以力或力矩表示的計算公式F F0 0/ /F FM M0 0/ /M M即即 理想驅動力理想驅動力實際驅動力實際驅動力理想驅動力矩理想驅動力矩實際驅動力矩實際驅動力矩FFFVVFFVGVGVVFVFGVFFFGGFFG/1/00000實際工作狀態(tài)：理想工作狀態(tài)：現求現求及及 例例 斜面機構斜面機構 已知已知 正行程：正行程：P PQ tan( +)Q tan( +) 反行程：反行程：PPQ tan( - )Q tan( - )因其正行程實際驅動力為因其正行程實際驅動力為P PQ Q tan(tan() )，理想驅動力為理想驅動力為P P Q Q tantan，故，故解解 正行程正行程

4、P P0 0/ /P Ptantan/ / tan(tan() )反行程反行程 P P0 0 / /P P tantan/ / tan(tan() )對嗎？對嗎？因其反行程實際驅動力為因其反行程實際驅動力為Q QP P /tan(/tan() )，理想驅動力為理想驅動力為Q Q 0 0 P P / tan/ tan，故，故: :Q Q0 0/ /Q Q tan(tan()/ tan)/ tan例例2 2 螺旋機構螺旋機構已知已知 擰緊時擰緊時 M MQdQd2 2tan(tan(v v)/2)/2放松時放松時 M MQdQd2 2tan(tan(v v)/2)/2求求: : 及及 解解采用上述

5、類似的方法，可得采用上述類似的方法，可得擰緊時擰緊時 M M0 0/M/M tantan/ / tan(tan(v v) )放松時放松時 G G0 0/ /G G tan(tan(v v)/ tan)/ tan （2 2）機械效率的實驗測定）機械效率的實驗測定機械效率的確定除了用計算法外，更常用實驗機械效率的確定除了用計算法外，更常用實驗法來測定，許多機械尤其是動力機械在制成后，法來測定，許多機械尤其是動力機械在制成后，往往都需作效率實驗。往往都需作效率實驗。GF2RQ定子平衡定子平衡桿桿電機轉子電機轉子電機定子電機定子磅秤磅秤千分表千分表彈性梁彈性梁砝碼砝碼皮帶皮帶蝸桿蝸桿制動輪制動輪蝸輪蝸

6、輪聯軸器聯軸器現以蝸桿傳動效率實驗測定為例加以說明現以蝸桿傳動效率實驗測定為例加以說明同時，根據彈性梁上的千分表讀數（即代表同時，根據彈性梁上的千分表讀數（即代表Q Q力），來確定出制動輪上的圓周力力），來確定出制動輪上的圓周力F Ft tQ QG G，從而確定出從動軸上的力矩從而確定出從動軸上的力矩M M從從M M從從F Ft tR R( (Q QG G) )R R該蝸桿的傳動機構的效率公式為該蝸桿的傳動機構的效率公式為 P P從從/ /P P主主從從M M從從/(/(主主M M主主) )M M從從/(/(iMiM主主) )式中式中 i i為蝸桿傳動的傳動比。為蝸桿傳動的傳動比。實驗方法實驗

7、方法實驗時，可借助于磅秤測定出定子平衡桿的壓力實驗時，可借助于磅秤測定出定子平衡桿的壓力F F來確定出主動軸上的力矩來確定出主動軸上的力矩M M主主，即即 M M主主FlFl對于正在設計和制造的機械，雖然不能直接用實對于正在設計和制造的機械，雖然不能直接用實驗法測定其機械效率，但是由于各種機械都不過驗法測定其機械效率，但是由于各種機械都不過是由一些常用機構組合而成的，而這些常用機構是由一些常用機構組合而成的，而這些常用機構的效率又是可通過實驗積累的資料來預先估定的的效率又是可通過實驗積累的資料來預先估定的（如表（如表5-1 5-1 簡單傳動機構和運動副的效率）簡單傳動機構和運動副的效率）。 據

8、此，可通過表據此，可通過表5-15-1 計算確定出整個機械的效率。計算確定出整個機械的效率。3. 3. 機組的機械效率計算機組的機械效率計算機組機組 由若干個機器組成的機械系統(tǒng)。由若干個機器組成的機械系統(tǒng)。當已知機組各臺機器的機械效率時，則該機組的當已知機組各臺機器的機械效率時，則該機組的總效率可由計算求得?？傂士捎捎嬎闱蟮?。（1 1）串聯機組）串聯機組串聯機組功率傳動的特點是前一機器的輸出功率即串聯機組功率傳動的特點是前一機器的輸出功率即為后一機器的輸入功率。為后一機器的輸入功率。串聯機組的總機械效率為串聯機組的總機械效率為P Pr rP Pd d=P P1 1P P2 2P Pd dP

9、P1 1P Pk kP Pk k-1-1 1 12 2k k 即串聯機組總效率即串聯機組總效率= =組成該機組的各個機器效率的連乘積。組成該機組的各個機器效率的連乘積。1 1k k2 21 12 2k kP Pd dP P1 1P P2 2P P1 1P P2 2P Pk-1k-1P Pk-1k-1P Pk k=P=Pr r結論結論: : 只要串聯機組中任一機器的效率很低，就只要串聯機組中任一機器的效率很低，就會使整個機組的效率極低；且串聯機器數目越多，會使整個機組的效率極低；且串聯機器數目越多，機械效率也越低。機械效率也越低。（2 2）并聯）并聯并聯機組的特點是機組的并聯機組的特點是機組的輸

10、入功率為各機器的輸入輸入功率為各機器的輸入功率之和，而輸出功率為功率之和，而輸出功率為各機器的輸出功率之和。各機器的輸出功率之和。 P Pr ri iP Pd di iP P1 11 1+ +P P2 22 2+P Pk kk kP P1 1+ +P P2 2+P Pk k1 12 2k k1 12 2k kP P1 11 1P P2 22 2P P2 22 2P P1 1P P2 2P Pk kP Pd d即并聯機組的總效率與各機器的效率及其傳動的功即并聯機組的總效率與各機器的效率及其傳動的功率的大小有關，且率的大小有關，且minmin ，或驅動力，或驅動力F F的有效分力的有效分力F Ft t總是小于其本總是小于其本身所能引起的最大摩擦力，身所能引起的最大摩擦力，F Ft tF Ffmaxfmax此時，機械將發(fā)生自鎖。此時，機械將發(fā)生自鎖。例例 手搖螺旋千斤頂手搖螺旋千斤頂其反行程驅動力與阻抗力矩的關系為其反行程驅動力與阻抗力矩的關系為當當M M一定時，而一定時