第五章機械的效率與自鎖ppt課件

1、第五章第五章 機械的效率和自鎖機械的效率和自鎖基本要求：基本要求：建立正確、全面的機械效率的概念；建立正確、全面的機械效率的概念；掌握簡單機械的效率和自鎖條件的求解方法。掌握簡單機械的效率和自鎖條件的求解方法。重重 點：機械的效率；自鎖現(xiàn)象及自鎖條件。點：機械的效率；自鎖現(xiàn)象及自鎖條件。難難 點點: 機械效率的概念及機械的自鎖和自鎖條件。機械效率的概念及機械的自鎖和自鎖條件。5-1機械的效率機械的效率一、機械中的功：一、機械中的功：驅(qū)動功驅(qū)動功( (輸入功輸入功) Wd ) Wd 作用在機械上的驅(qū)動力所作的功作用在機械上的驅(qū)動力所作的功有效功有效功( (輸出功輸出功Wr Wr 克服生產(chǎn)阻力所作

2、的功克服生產(chǎn)阻力所作的功損耗功損耗功Wf Wf 克服有害阻力所作的功?？朔泻ψ枇λ鞯墓?。WdWr Wf機械穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時機械穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時 , 在一個循環(huán)中有：在一個循環(huán)中有：二、機械的效率：二、機械的效率：輸出功和輸入功的比值。反映了輸入功在輸出功和輸入功的比值。反映了輸入功在機械中有效利用的程度。機械中有效利用的程度。 機械效率機械效率 ： 1輸入功（率）輸入功（率）損耗功（率）損耗功（率）輸入功（率）輸入功（率）輸入功（率）輸入功（率）輸出功（率）輸出功（率）損失損失系數(shù)系數(shù)1 或：或：機械效率的表達形式機械效率的表達形式 功率表達形式：功率表達形式： 1 OONN理理想想輸輸出出功功率率實

3、實際際輸輸出出功功率率 當(dāng)當(dāng)constNi 時恒功率輸入）：時恒功率輸入）： 1 iiNN實實際際輸輸入入功功率率理理想想輸輸入入功功率率 當(dāng)當(dāng)constNO 時恒功率輸時恒功率輸 出）：出）：力矩表達形式：力矩表達形式： 1 OOOOMMFF理理想想輸輸出出力力（矩矩）實實際際輸輸出出力力（矩矩） 當(dāng)當(dāng)constFi 時：時：當(dāng)當(dāng)constFO 時：時： 1 iiiiMMFF實實際際輸輸出出力力（矩矩）理理想想輸輸出出力力（矩矩） 例如斜面機構(gòu),其機械效率可如下求出。 根據(jù)力的平衡條件根據(jù)力的平衡條件)( tgGF021 GFFR 1正行程正行程V1212FFN21Ff21 FR21 GFF

4、R21 + G tgGFtgGFii)( tgtgFFii021 GFFR)( tgGF2反行程反行程V1212FFN21Ff21 FR21 GFFR21 - G tgGFtgGFoo)( tgtgFFOO 對于計算單個機構(gòu)的效率，通常用力或力矩形式的計對于計算單個機構(gòu)的效率，通常用力或力矩形式的計算公式計算較為方便。算公式計算較為方便。對于由常用機構(gòu)和運動副組成的機械系統(tǒng)，因常用機構(gòu)的對于由常用機構(gòu)和運動副組成的機械系統(tǒng)，因常用機構(gòu)的效率通過實驗積累的資料可以預(yù)先估定，其系統(tǒng)的總的機械效效率通過實驗積累的資料可以預(yù)先估定，其系統(tǒng)的總的機械效率則可計算求出。率則可計算求出。 三、機組的效率：三

5、、機組的效率：1 1、串聯(lián)機組、串聯(lián)機組設(shè)機組的輸入功率為設(shè)機組的輸入功率為Nd,Nd,各機器的效率為各機器的效率為11、2k2k， NkNk為機組的輸出功率。于是機組的機械效率為為機組的輸出功率。于是機組的機械效率為12kNdN1N2Nk-1Nk12kkkdkdkNNNNNNNN 211121 即串聯(lián)機組的總效率等于組成該機組的各個機器的效率的即串聯(lián)機組的總效率等于組成該機組的各個機器的效率的連乘積。連乘積。 2 2、并聯(lián)機組、并聯(lián)機組12kNdN1N2NkNk12kN2N1總輸出功率為總輸出功率為 Nr = N1+N2+ Nk= N11+ N22+Nkk 總輸入功率為 Nd = N1+N2

6、+N k 注意！注意！ min1，2， k所以總效率為所以總效率為 kkkdrNNNNNNNN 212211 kk 2211設(shè)設(shè)djjNN 為分流系數(shù)為分流系數(shù)注意！注意！min j max j 并聯(lián)機組的總效率不僅與各機器的效率有關(guān)，而且也與各機并聯(lián)機組的總效率不僅與各機器的效率有關(guān)，而且也與各機器所傳遞的功率有關(guān)。器所傳遞的功率有關(guān)。 3 3、混聯(lián)機組、混聯(lián)機組并并串串 drNN兼有并聯(lián)和混聯(lián)的機組。兼有并聯(lián)和混聯(lián)的機組。例例:解解:如圖所示為一輸送輥道的傳動簡圖。設(shè)已知一對圓柱齒如圖所示為一輸送輥道的傳動簡圖。設(shè)已知一對圓柱齒輪傳動的效率為輪傳動的效率為0.95；一對圓錐齒輪傳動的效率為

7、；一對圓錐齒輪傳動的效率為0.92 (均已包括軸承效率均已包括軸承效率)。求該傳動裝置的總效率。求該傳動裝置的總效率。83.092.095.0 2563412 此傳動裝置為一混聯(lián)系統(tǒng)此傳動裝置為一混聯(lián)系統(tǒng)v圓柱齒輪圓柱齒輪1、2、3、4為串聯(lián)為串聯(lián)v圓錐齒輪圓錐齒輪5-6、7-8、9-10、11-12為并聯(lián)。為并聯(lián)。v此傳動裝置的總效率此傳動裝置的總效率92.0 56 2341295.0 5-2機械的自鎖機械的自鎖一、機械的自鎖一、機械的自鎖 由于摩擦力的存在，無論驅(qū)動如何增大也無法使機械運動由于摩擦力的存在，無論驅(qū)動如何增大也無法使機械運動的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。二、自鎖現(xiàn)象的意義二、自鎖現(xiàn)象的意義

8、1設(shè)計機械時，為了使機設(shè)計機械時，為了使機械實現(xiàn)預(yù)期的運動，必須械實現(xiàn)預(yù)期的運動，必須避免機械在所需的運動方避免機械在所需的運動方向發(fā)生自鎖；向發(fā)生自鎖；2一些機械的工作需要其一些機械的工作需要其具有自鎖特性。具有自鎖特性。1.運動副的自鎖：運動副的自鎖：三、發(fā)生自鎖的條件三、發(fā)生自鎖的條件V12FfmaxFNFR FFnFtFfmax=FN tg=Fntg 當(dāng)當(dāng)時，時， 可知可知 tgFFFnt sinmaxmaxffntFtgtgFtgFF 自鎖自鎖此時：此時：01 dffdWWWW ；1） 移動副：移動副：Md= Fa 同樣，亦產(chǎn)生了自鎖。同樣，亦產(chǎn)生了自鎖。 fdMMa時，當(dāng)2） 轉(zhuǎn)動

9、副：轉(zhuǎn)動副：FR= FMf = FR = F 01 dffdWWWW 此時：此時：而如前述，軸承對軸頸的摩擦力矩而如前述，軸承對軸頸的摩擦力矩為為21rO FR21FN21Ff21aF2. 機械自鎖的一般條件條件：機械自鎖的一般條件條件：機械發(fā)生自鎖時，機械發(fā)生自鎖時，無論驅(qū)動力多么大，無論驅(qū)動力多么大，都不能超過由它所都不能超過由它所產(chǎn)生的摩擦阻力。產(chǎn)生的摩擦阻力。 當(dāng)當(dāng)h = 0時，機械處于臨界自鎖狀態(tài)；時，機械處于臨界自鎖狀態(tài)； 當(dāng)當(dāng)h 0時，其絕對值越大，表明自鎖越可靠。時，其絕對值越大，表明自鎖越可靠。dfdfddrWWWWWWW 1 v 驅(qū)動力所作的功，驅(qū)動力所作的功，總是小于或等

10、于由總是小于或等于由它所產(chǎn)生的摩擦阻它所產(chǎn)生的摩擦阻力所作的功。力所作的功。 0 0例例 1 : 如圖所示螺旋千斤頂如圖所示螺旋千斤頂 當(dāng)機構(gòu)反行程自鎖時，當(dāng)機構(gòu)反行程自鎖時， 0，得得 0)( tgtgv0)( vtg 即該螺旋千斤頂?shù)淖枣i條件為即該螺旋千斤頂?shù)淖枣i條件為 v V1212FFN21Ff21 FR21 GFFR21 - G例例2：如下圖，為一斜面壓榨機，求在：如下圖，為一斜面壓榨機，求在G 作作 用下的自鎖條件。用下的自鎖條件。00002313332122RRRRFFGFFFFF作力多邊形，于是由正弦定律得：作力多邊形，于是由正弦定律得： F = FR32sin 2）/cos

11、G = FR23cos 2）/cos 又因又因R32 = R23， 令令 F = G tg2）0 即即 tg2）0 于是機構(gòu)的自鎖條件為于是機構(gòu)的自鎖條件為 2 2分別取滑塊分別取滑塊2、3為分離體為分離體列出力平衡方程式列出力平衡方程式解：解：1作出各移動副的總反力。作出各移動副的總反力。G FFR23FR32FR13FR12FR13G FFR12FR23FR32F = G tg2）通過以上分析，判斷機構(gòu)是否自鎖可采用以下方法：通過以上分析，判斷機構(gòu)是否自鎖可采用以下方法： 1 1、分析驅(qū)動力是否作用于摩擦角或摩擦圓之內(nèi)；、分析驅(qū)動力是否作用于摩擦角或摩擦圓之內(nèi)； 2 2、機械效率是否等于或小于零；、機械效率是否等于或小于零； 3 3、阻抗力是否等于或小于零；、阻抗力是否等于或小于零； 4 4、驅(qū)動力是否等于或小于最大摩擦力。、