機(jī)械原理第21講課件

本講教學(xué)內(nèi)容◆機(jī)械的效率◆機(jī)械的自鎖第九章平面機(jī)構(gòu)力分析與機(jī)械的效率本講教學(xué)目的◆能確定簡單機(jī)械的機(jī)械效率和機(jī)構(gòu)自鎖的條件本講重點(diǎn)：機(jī)械的效率的概念及機(jī)械的自鎖和自鎖的條件本講教學(xué)內(nèi)容◆機(jī)械的效率第九章平面機(jī)構(gòu)力分析與機(jī)械的1§9-6機(jī)械的效率或一、各種功及其相互關(guān)系驅(qū)動(dòng)功Wd（輸入功）：作用在機(jī)械上的驅(qū)動(dòng)力所作的功。有益功Wr（輸出功）：克服生產(chǎn)阻力所作的功。損耗功Wf：克服有害阻力所作的功Wd＝Wr＋Wf二、機(jī)械效率h機(jī)械效率是輸出功和輸入功的比值，它可以反映輸入功在機(jī)械中有效利用的程度?！?-6機(jī)械的效率或一、各種功及其相互關(guān)系驅(qū)動(dòng)功W2將式Wd＝Wr＋Wf兩邊都除以t Nd、Nr、Nf分別為輸入功率、輸出功率和損耗功率。二、機(jī)械效率（續(xù)）Nd＝Nr＋Nf或：三、提高機(jī)械效率的方法1、盡量簡化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，使傳遞通過的運(yùn)動(dòng)副數(shù)目越少越好；2、減少運(yùn)動(dòng)副中的摩擦。將式Wd＝Wr＋Wf兩邊都除以t Nd、Nr3理想驅(qū)動(dòng)力P0：理想機(jī)械中，克服同樣的生產(chǎn)阻力Q，所需的驅(qū)動(dòng)力。四、機(jī)械效率的計(jì)算1.一般公式:理想機(jī)械：不存在摩擦的機(jī)械。理想機(jī)械的效率

h0等于1，即：理想驅(qū)動(dòng)力P0：理想機(jī)械中，克服同樣的生產(chǎn)阻力Q，所需的驅(qū)4機(jī)械效率的統(tǒng)一形式：四、機(jī)械效率的計(jì)算（續(xù)）理想生產(chǎn)阻力Q0：理想機(jī)械中，同樣的驅(qū)動(dòng)力P所能克服生產(chǎn)阻力。

機(jī)械效率的統(tǒng)一形式：四、機(jī)械效率的計(jì)算（續(xù)）理想生產(chǎn)阻力Q5不考慮摩擦（=0）：四、機(jī)械效率的計(jì)算（續(xù)）2.螺旋機(jī)構(gòu)的效率計(jì)算實(shí)例1）當(dāng)螺母逆著載荷Q向上運(yùn)動(dòng)時(shí)：考慮摩擦：不考慮摩擦?xí)r：2）當(dāng)螺母在載荷Q的作用下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)：載荷Q為驅(qū)動(dòng)力考慮摩擦?xí)r：不考慮摩擦（=0）：四、機(jī)械效率的計(jì)算（續(xù)）2.螺6該機(jī)組的機(jī)械效率為：串聯(lián)機(jī)組的總效率等于組成該機(jī)組的各個(gè)機(jī)器的效率的連乘積。四、機(jī)械效率的計(jì)算（續(xù)）3.機(jī)組效率的計(jì)算1）串聯(lián)串聯(lián)的級(jí)數(shù)越多，系統(tǒng)的總效率越低。該機(jī)組的機(jī)械效率為：串聯(lián)機(jī)組的總效率等于組成該機(jī)組的各個(gè)機(jī)器7總輸出功率為:總效率為：四、機(jī)械效率的計(jì)算（續(xù)）2）并聯(lián)總輸入功率為：Nd

=N1+

N2+…+NkNr

=N1’+

N2’

+…+Nk’=N1h1

+

N2h2

+…+Nkhkhmin<

h

<

hmax

N1=

N2=…=Nk時(shí)

h1=

h2=…=hk時(shí)總輸出功率為:總效率為：四、機(jī)械效率的計(jì)算（續(xù)）2）并聯(lián)8則機(jī)組的總效率為:四、機(jī)械效率的計(jì)算（續(xù)）設(shè)機(jī)組串聯(lián)部分的效率為h’，并聯(lián)部分的效率為h’’3）混聯(lián)則機(jī)組的總效率為:四、機(jī)械效率的計(jì)算（續(xù)）設(shè)機(jī)組9例1:解:如圖所示為一輸送輥道的傳動(dòng)簡圖。設(shè)已知一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)的效率為0.95；一對(duì)圓錐齒輪傳動(dòng)的效率為0.92(均已包括軸承效率)。求該傳動(dòng)裝置的總效率。此傳動(dòng)裝置為一混聯(lián)系統(tǒng)圓柱齒輪1、2、3、4為串聯(lián)圓錐齒輪5-6、7-8、9-10、11-12為并聯(lián)。此傳動(dòng)裝置的總效率例1:解:如圖所示為一輸送輥道的傳動(dòng)簡圖。設(shè)已知一對(duì)圓柱齒輪10§9-7機(jī)械的自鎖一、機(jī)械的自鎖由于摩擦力的存在，無論驅(qū)動(dòng)如何增大也無法使機(jī)械運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。二、自鎖現(xiàn)象的意義1）設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，為了使機(jī)械實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)，必須避免機(jī)械在所需的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生自鎖；2）一些機(jī)械的工作需要其具有自鎖特性?！?-7機(jī)械的自鎖一、機(jī)械的自鎖由于摩擦力11垂直分力Pn：所能引的最大摩擦力三、發(fā)生自鎖的條件1.滑塊實(shí)例滑塊1與平臺(tái)2組成移動(dòng)副。P為作用于滑塊1上驅(qū)動(dòng)力

，b為力P與滑塊1和平臺(tái)2接觸面的法線nn之間的夾角，為摩擦角。力P分解為水平分力Pt和垂直分力Pn，有效分力Pt：推動(dòng)滑塊1運(yùn)動(dòng)的分力。當(dāng)bj時(shí)，-----------自鎖現(xiàn)象滑塊1不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)垂直分力Pn：所能引的最大摩擦力三、發(fā)生自鎖的條件1.滑塊12三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）2.轉(zhuǎn)動(dòng)副實(shí)例力P為作用在軸頸上的單一外載荷。當(dāng)力P的作用線在摩擦圓之內(nèi)（a<r）時(shí)力P對(duì)軸頸中心的力矩力P本身所能引起的最大摩擦力矩Mf=Rr=Pra<r

M<Mf

不論力P如何增大，也不能驅(qū)使軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)。M=Pa------自鎖現(xiàn)象三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）2.轉(zhuǎn)動(dòng)副實(shí)例力P為作用在軸頸上的13三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）3.一般條件

機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)，無論驅(qū)動(dòng)力多么大，都不能超過由它所產(chǎn)生的摩擦阻力。

h0當(dāng)h=0時(shí)，機(jī)械處于臨界自鎖狀態(tài)；當(dāng)h<0時(shí)，其絕對(duì)值越大，表明自鎖越可靠。驅(qū)動(dòng)力所作的功，總是小于或等于由它所產(chǎn)生的摩擦阻力所作的功。

三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）3.一般條件機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)14該千斤頂在物體重力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械效率為：此即該千斤頂在物體重力作用下不致于自行反轉(zhuǎn)的自鎖條件。三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）4.實(shí)例1）螺旋千斤頂該千斤頂在物體重力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械效率為：此即該千斤15三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）2）斜面壓榨機(jī)

該機(jī)構(gòu)在當(dāng)力P撤去后，在Ｑ的作用下應(yīng)該具有自鎖性。（1）求出當(dāng)Ｑ為驅(qū)動(dòng)力時(shí)，該機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率。（設(shè)各接觸面的摩擦系數(shù)相同。）①根據(jù)各接觸面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及已知的摩擦角j，將兩滑塊所受的總反力作出。三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）2）斜面壓榨機(jī)該機(jī)構(gòu)在當(dāng)力16三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）②取滑塊2為分離體，列出平衡方程式：P+R12+R32=0,作出力多邊形，并由正弦定律求得：③取滑塊3為分離體，列出平衡方程Q+R13+R23=0,可作出力多邊形并由正弦定律求得：R32=-R23三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）②取滑塊2為分離體，列出平衡方程式：17三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）④假想該機(jī)構(gòu)中不存在摩擦理想驅(qū)動(dòng)力：該機(jī)構(gòu)的效率：此即該斜面壓榨機(jī)反行程自鎖的條件。三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）④假想該機(jī)構(gòu)中不存在摩擦理想驅(qū)動(dòng)力：18三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）3）偏心夾具的自鎖條件應(yīng)滿足的條件：由幾何關(guān)系得：（1）將s、s1的值帶入(1)式可得偏心夾具的自鎖條件為：三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）3）偏心夾具的自鎖條件應(yīng)滿足的條件：19三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）5.結(jié)論1）所謂機(jī)械具有自鎖性，是說當(dāng)它所受的驅(qū)動(dòng)力作用于其某處或按某方向作用時(shí)是自鎖的，而在另外的情況下卻是能夠運(yùn)動(dòng)的。2）判定機(jī)構(gòu)是否會(huì)自鎖和在什么條件下發(fā)生自鎖，可根據(jù)具體情況，視方便運(yùn)用分析驅(qū)動(dòng)力是否作用于摩擦角之內(nèi)、或驅(qū)動(dòng)力所能克服的阻抗力等于小于零的方法來解決。三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）5.結(jié)論1）所謂機(jī)械具有自鎖性，是20本講教學(xué)內(nèi)容◆機(jī)械的效率◆機(jī)械的自鎖第九章平面機(jī)構(gòu)力分析與機(jī)械的效率本講教學(xué)目的◆能確定簡單機(jī)械的機(jī)械效率和機(jī)構(gòu)自鎖的條件本講重點(diǎn)：機(jī)械的效率的概念及機(jī)械的自鎖和自鎖的條件本講教學(xué)內(nèi)容◆機(jī)械的效率第九章平面機(jī)構(gòu)力分析與機(jī)械的21§9-6機(jī)械的效率或一、各種功及其相互關(guān)系驅(qū)動(dòng)功Wd（輸入功）：作用在機(jī)械上的驅(qū)動(dòng)力所作的功。有益功Wr（輸出功）：克服生產(chǎn)阻力所作的功。損耗功Wf：克服有害阻力所作的功Wd＝Wr＋Wf二、機(jī)械效率h機(jī)械效率是輸出功和輸入功的比值，它可以反映輸入功在機(jī)械中有效利用的程度?！?-6機(jī)械的效率或一、各種功及其相互關(guān)系驅(qū)動(dòng)功W22將式Wd＝Wr＋Wf兩邊都除以t Nd、Nr、Nf分別為輸入功率、輸出功率和損耗功率。二、機(jī)械效率（續(xù)）Nd＝Nr＋Nf或：三、提高機(jī)械效率的方法1、盡量簡化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，使傳遞通過的運(yùn)動(dòng)副數(shù)目越少越好；2、減少運(yùn)動(dòng)副中的摩擦。將式Wd＝Wr＋Wf兩邊都除以t Nd、Nr23理想驅(qū)動(dòng)力P0：理想機(jī)械中，克服同樣的生產(chǎn)阻力Q，所需的驅(qū)動(dòng)力。四、機(jī)械效率的計(jì)算1.一般公式:理想機(jī)械：不存在摩擦的機(jī)械。理想機(jī)械的效率

h0等于1，即：理想驅(qū)動(dòng)力P0：理想機(jī)械中，克服同樣的生產(chǎn)阻力Q，所需的驅(qū)24機(jī)械效率的統(tǒng)一形式：四、機(jī)械效率的計(jì)算（續(xù)）理想生產(chǎn)阻力Q0：理想機(jī)械中，同樣的驅(qū)動(dòng)力P所能克服生產(chǎn)阻力。

機(jī)械效率的統(tǒng)一形式：四、機(jī)械效率的計(jì)算（續(xù)）理想生產(chǎn)阻力Q25不考慮摩擦（=0）：四、機(jī)械效率的計(jì)算（續(xù)）2.螺旋機(jī)構(gòu)的效率計(jì)算實(shí)例1）當(dāng)螺母逆著載荷Q向上運(yùn)動(dòng)時(shí)：考慮摩擦：不考慮摩擦?xí)r：2）當(dāng)螺母在載荷Q的作用下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)：載荷Q為驅(qū)動(dòng)力考慮摩擦?xí)r：不考慮摩擦（=0）：四、機(jī)械效率的計(jì)算（續(xù)）2.螺26該機(jī)組的機(jī)械效率為：串聯(lián)機(jī)組的總效率等于組成該機(jī)組的各個(gè)機(jī)器的效率的連乘積。四、機(jī)械效率的計(jì)算（續(xù)）3.機(jī)組效率的計(jì)算1）串聯(lián)串聯(lián)的級(jí)數(shù)越多，系統(tǒng)的總效率越低。該機(jī)組的機(jī)械效率為：串聯(lián)機(jī)組的總效率等于組成該機(jī)組的各個(gè)機(jī)器27總輸出功率為:總效率為：四、機(jī)械效率的計(jì)算（續(xù)）2）并聯(lián)總輸入功率為：Nd

=N1+

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，b為力P與滑塊1和平臺(tái)2接觸面的法線nn之間的夾角，為摩擦角。力P分解為水平分力Pt和垂直分力Pn，有效分力Pt：推動(dòng)滑塊1運(yùn)動(dòng)的分力。當(dāng)bj時(shí)，-----------自鎖現(xiàn)象滑塊1不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)垂直分力Pn：所能引的最大摩擦力三、發(fā)生自鎖的條件1.滑塊32三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）2.轉(zhuǎn)動(dòng)副實(shí)例力P為作用在軸頸上的單一外載荷。當(dāng)力P的作用線在摩擦圓之內(nèi)（a<r）時(shí)力P對(duì)軸頸中心的力矩力P本身所能引起的最大摩擦力矩Mf=Rr=Pra<r

M<Mf

不論力P如何增大，也不能驅(qū)使軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)。M=Pa------自鎖現(xiàn)象三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）2.轉(zhuǎn)動(dòng)副實(shí)例力P為作用在軸頸上的33三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）3.一般條件

機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)，無論驅(qū)動(dòng)力多么大，都不能超過由它所產(chǎn)生的摩擦阻力。

h0當(dāng)h=0時(shí)，機(jī)械處于臨界自鎖狀態(tài)；當(dāng)h<0時(shí)，其絕對(duì)值越大，表明自鎖越可靠。驅(qū)動(dòng)力所作的功，總是小于或等于由它所產(chǎn)生的摩擦阻力所作的功。

三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）3.一般條件機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)34該千斤頂在物體重力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械效率為：此即該千斤頂在物體重力作用下不致于自行反轉(zhuǎn)的自鎖條件。三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）4.實(shí)例1）螺旋千斤頂該千斤頂在物體重力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械效率為：此即該千斤35三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）2）斜面壓榨機(jī)

該機(jī)構(gòu)在當(dāng)力P撤去后，在Ｑ的作用下應(yīng)該具有自鎖性。（1）求出當(dāng)Ｑ為驅(qū)動(dòng)力時(shí)，該機(jī)構(gòu)的機(jī)械效