第7章+平面機(jī)構(gòu)的力分析與機(jī)器的機(jī)械效率.ppt

7平面機(jī)構(gòu)的力分析與機(jī)器的機(jī)械效率,7.1研究機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法7.2構(gòu)件慣性力的確定7.3機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定7.5機(jī)器的機(jī)械效率和自鎖,7.1研究機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法,7.1.1作用在機(jī)械上的力的分類機(jī)械的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是傳力和作功的過(guò)程。作用在機(jī)械上的力，有外部施于機(jī)械的原動(dòng)力、生產(chǎn)阻力、重力以及運(yùn)動(dòng)構(gòu)件受到空氣和油液等介質(zhì)阻力，構(gòu)件在變速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力，以及運(yùn)動(dòng)副中的反力。根據(jù)上述諸力對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的影響不同可將它們分為兩大類：1.驅(qū)動(dòng)力凡是驅(qū)使機(jī)械產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的力統(tǒng)稱為驅(qū)動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)力的特征是該力與其作用點(diǎn)速度的方向成銳角，所作的功為正功，常稱為驅(qū)動(dòng)力或輸入力。,7.1研究機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法,2.阻抗力凡是阻止機(jī)械產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的力統(tǒng)稱為阻抗力。阻抗力的特征是該力與作用點(diǎn)速度的方向成鈍角，所作的功為負(fù)功，常稱為阻抗功。阻抗力又可以分為有益阻力和有害阻力兩種。（1）有益阻力即工作阻力，它是機(jī)械在生產(chǎn)過(guò)程中為了改變工作物的外形、位置和狀態(tài)所受到的阻力；（2）有害阻力即機(jī)械在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所收到的非工作阻力，如摩擦力、介質(zhì)阻力等。,7.1研究機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法,7.1.2機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法作用在機(jī)械上的力，不僅是影響機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能的重要參數(shù)，而且是決定相應(yīng)的機(jī)構(gòu)尺寸及結(jié)構(gòu)形狀的重要依據(jù)，所以，不論是設(shè)計(jì)新的機(jī)械，還是為了合理地使用現(xiàn)有機(jī)械，都必須對(duì)機(jī)械的受力情況進(jìn)行分析。機(jī)械力分析的任務(wù)，主要有以下兩部分內(nèi)容：1.確定運(yùn)動(dòng)副中的反力即運(yùn)動(dòng)副兩元素接觸處的作用力。2.確定機(jī)械上的平衡力所謂平衡力是指作用在機(jī)械上的已知外力及按給定規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)其各構(gòu)件的慣性力相平衡的未知外力。,7.1研究機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法,對(duì)于低速機(jī)械，由于慣性力的影響不大，故常忽略不計(jì)。在不計(jì)慣性力的條件下，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行力的分析稱為機(jī)構(gòu)的靜力分析。但對(duì)于高速及重型機(jī)械，由于某些構(gòu)件的慣性力往往比機(jī)械所受的外力大得多，故在機(jī)械力分析時(shí)必須考慮慣性力的影響。根據(jù)理論力學(xué)的達(dá)朗伯原理，把慣性力視為外力，施加于產(chǎn)生該慣性力的構(gòu)件上，機(jī)構(gòu)視為處于靜力平衡狀態(tài)，采用靜力學(xué)的方法對(duì)其進(jìn)行受力分析。這種方法稱為動(dòng)態(tài)靜力分析。,7.2構(gòu)件慣性力的確定,7.2.1機(jī)構(gòu)慣性力的計(jì)算理論力學(xué)可知,具有質(zhì)量對(duì)稱平面的剛體(構(gòu)件)作面運(yùn)動(dòng)時(shí),其慣性力系可簡(jiǎn)化為一通過(guò)構(gòu)件質(zhì)心S的力Fi和一力偶矩Mi,如圖7-1所示。式中,m、as、Js和分別為第i個(gè)構(gòu)件的質(zhì)量、質(zhì)心的加速、繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角加速度。,圖-1力和力偶的合成,（.-）,7.2構(gòu)件慣性力的確定,根據(jù)力的平移原理,Fi和Mi可用一個(gè)等于Fi的總慣性力Fi來(lái)代替。Fi的作用與Fi的距離由下式計(jì)算(7.2.-2)偏離方向由Mi的方向所決定。,7.2.2質(zhì)量代換法采用上述方法確定構(gòu)件的慣性力和慣性力偶矩,必須預(yù)先求出該構(gòu)件的質(zhì)心加速度及角加速度,計(jì)算較復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化計(jì)算,可用集中在某些選定點(diǎn)的假想質(zhì)量的慣性力來(lái)代替原構(gòu)件的慣性力系。這種按一定條件將構(gòu)件的分布質(zhì)量用集中在若干選定點(diǎn)的假想質(zhì)量來(lái)代替的方法稱為質(zhì)量代換法。該假想的集中質(zhì)量稱為,7.2構(gòu)件慣性力的確定,代換質(zhì)量，而代換質(zhì)量所集中的點(diǎn)稱為代換點(diǎn)。質(zhì)量代換法不但可用來(lái)計(jì)算慣性力,還可用于機(jī)構(gòu)在機(jī)架上的平衡和飛輪設(shè)計(jì)等方面。質(zhì)量代換必須滿足下列代換條件：（1）集中在各代換點(diǎn)的質(zhì)量總和應(yīng)等于原構(gòu)件的質(zhì)量,即代換前后構(gòu)件的質(zhì)量不變；（2）集中在各代換點(diǎn)的質(zhì)量的總質(zhì)心應(yīng)與原構(gòu)件的質(zhì)心相重合,即代換前后構(gòu)件的質(zhì)心不變；（3）集中在各代換點(diǎn)的質(zhì)量對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量總和應(yīng)等于原構(gòu)件對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，即代換前后構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變。凡滿足前兩個(gè)條件的代換,其慣性力不變,原構(gòu)件和代換系統(tǒng),7.2構(gòu)件慣性力的確定,的靜力效應(yīng)完全相同，故稱為靜代換。三個(gè)條件都滿足的代換,其慣性力和慣性力偶矩都不變,原構(gòu)件和代換系統(tǒng)的動(dòng)力效應(yīng)完全相同，故稱為動(dòng)代換。在工程計(jì)算中，常見(jiàn)的是兩個(gè)或者三個(gè)質(zhì)量代換，下面只討論應(yīng)用較多的兩質(zhì)量代換。1.動(dòng)代換如圖72a、b所示,設(shè)選定運(yùn)動(dòng)副中心B為一個(gè)代換點(diǎn),并以質(zhì)心S為原點(diǎn),圖7-2構(gòu)件的質(zhì)量代換,a）,b）,c）,7.2構(gòu)件慣性力的確定,以BS方向?yàn)閤軸,則點(diǎn)B的坐標(biāo)xB=-b為已知。若選取另一代換點(diǎn)K,其坐標(biāo)為xK=k,根據(jù)動(dòng)代換的條件可得,（7.2-3）,a）,b）,c）,圖7-2構(gòu)件的質(zhì)量代換,上式中mB、mK、k為三個(gè)未知數(shù),由上式可得由k=Js/(mb)可知,點(diǎn)K即為以構(gòu)件上點(diǎn)B為懸點(diǎn)時(shí)的擺動(dòng)中心。點(diǎn)B的位置選定后,另一個(gè)代換點(diǎn)K的位置也隨之而定。因此,動(dòng)代換時(shí)不能同時(shí)任選兩個(gè)代換點(diǎn)。,7.2構(gòu)件慣性力的確定,（7.2-4）,2.靜代換如圖7-2c所示,設(shè)選定運(yùn)動(dòng)副中心B和C為兩個(gè)代換點(diǎn),C點(diǎn)的坐標(biāo)xC=c,且為已知。根據(jù)靜代換的條件可得由上式可得,7.2構(gòu)件慣性力的確定,（7.2-5）,（7.2-6）,由上可見(jiàn),兩代換點(diǎn)B及C可同時(shí)任意選擇,但因其沒(méi)有滿足代換前后對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變的條件,故慣性力偶矩將產(chǎn)生誤差:,7.2構(gòu)件慣性力的確定,7.3機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析,7.3.1基本桿組的靜定條件所謂基本桿組的靜定條件,就是該桿組中的所有未知外力都可以用靜力學(xué)的方法確定的條件。欲使構(gòu)件組成為靜定的,則對(duì)該桿組所能列出獨(dú)立的力平衡方程的數(shù)目等于構(gòu)件組中所有力的未知要素的數(shù)目。當(dāng)不計(jì)摩擦?xí)r,轉(zhuǎn)動(dòng)副中的反力應(yīng)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副的中心,其大小和方向未知;移動(dòng)副中的反力應(yīng)垂直于移動(dòng)的方向,其大小和作用點(diǎn)未知;平面高副中的反力應(yīng)沿高副接觸點(diǎn)法線方向,其大小未知。由以上分析可知,每個(gè)低副中的反力都有兩個(gè)未知要素,每個(gè)高副中的反力只有一個(gè)未知要素。若在構(gòu)件組中含有PL個(gè)低副,PH個(gè)高副,則總的未知要素為(2PL+PH)。該構(gòu)件組中共有n個(gè)構(gòu)件,每,個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件都可列出三個(gè)獨(dú)立的力平衡方程,則整個(gè)構(gòu)件共有3n個(gè)方程式。構(gòu)件組的靜定條件為：當(dāng)構(gòu)件組中僅有低副時(shí),則有由以上兩式可以看出，所有的基本桿組都是靜定桿組。7.3.2平面連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析解析在對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力分析時(shí),常采用動(dòng)態(tài)靜力法,它可分為圖解法和解析法兩種，本課程主要介紹解析法進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析?！纠?-1】在圖7-3a所示的四桿機(jī)構(gòu)中,各構(gòu)件所受外力Fz,慣性力F2、F3,慣性力偶矩的MS2、MS3大小和方向都已知，用解析,7.3機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析,法求解各運(yùn)動(dòng)副反力和保證原動(dòng)件按給定角速度1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的平衡力矩Mq(忽略F1,MS1=0)。,7.3機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析,圖7-3四桿機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析,a）,b）,7.3機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析,【解】設(shè)構(gòu)件i對(duì)構(gòu)件j作用的運(yùn)動(dòng)副反力為Rij,圖7-3b為各構(gòu)件的示力圖,運(yùn)動(dòng)副反力以分力形式給出,并都設(shè)定其方向?yàn)檎?。?gòu)件2和3的力平衡方程為：,7.3機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析,將R23x=-R32x,R23y=-R32y帶入上式,整理得如下矩陣(六元線性方程組),式中,利用高斯消元法程序,可直接在計(jì)算機(jī)上求得各運(yùn)動(dòng)副反力的數(shù)值解。以原動(dòng)件為研究對(duì)象,由R21x=-R12x,R21y=-R12y得,7.3機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,7.4.1移動(dòng)副中的摩擦力1.平面移動(dòng)副中的摩擦力如圖7-4所示滑塊1和平面2組成移動(dòng)副,設(shè)F為作用在1上的所有外力的合力,它與接觸面法線間的夾角為，將力F沿接觸面和其法向分成Fx和Fy兩分力，則Fx將使滑塊1向左運(yùn)動(dòng)或具有運(yùn)動(dòng)的,（7.4-1）,圖7-4平面移動(dòng)副受力分析,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,趨勢(shì)。則2作用1的總反力R21可分解為正壓力N和摩擦力Ff。Ff的方向與1相對(duì)2的速度12的方向相反。由為摩擦角,其大小取決于摩擦系數(shù)f。由圖，總反力R21方向與12成90+，所以摩擦力Ff為,分析上式可知：（1）當(dāng)Fx。若滑塊1是運(yùn)動(dòng)的,則作減速運(yùn)動(dòng)直至靜止不動(dòng);若滑塊1是靜止的，無(wú)論力F的大小如何滑塊都不能運(yùn)動(dòng),即具有自鎖現(xiàn)象；（2）當(dāng)=時(shí),Ff=Fx。即力F的作用線與總反力R21的作用線重合。若滑塊1是運(yùn)動(dòng)的;若滑塊1是靜止的,則保持靜止,即自鎖的臨界狀態(tài)；（3）當(dāng)時(shí),FfFx。滑塊1作加速運(yùn)動(dòng)。如圖7-5a所示，滑塊1是滑塊1是置于一升角為a的斜面2上，Q為作用在滑塊1上的鉛垂載荷（包括滑塊的自重），欲使滑塊1沿斜面2等速上行時(shí)，所需的水平驅(qū)使力為F，總反力R21的方向,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,與所作用的構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)方向12成90+，于是有從而能夠作出力的多邊形，如圖7-5b所示，由力的平衡條件得在上述斜面機(jī)構(gòu)中，若滑塊1沿斜,b）,圖7-5等速上升斜面受力分析,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,面2等速下降，則如圖7-6所示，由力平衡條件得F=R21+Q，從而作出力的多邊形，可求得,圖7-6等速上升斜面受力分析,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,2.槽面摩擦如圖7-7所示,楔形滑塊1放在槽面2中,槽面的夾角為2。Q為作用在滑塊上的鉛垂載荷(包括滑塊自重),F為推動(dòng)滑塊1沿著槽面,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,a）,b）,圖7-7槽面摩擦,2等速向右運(yùn)動(dòng)的水平力,N21為槽的每一側(cè)面給滑塊的法向反力,于是每一側(cè)面的摩擦力F21的大小為,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,a）,b）,圖7-7槽面摩擦,根據(jù)滑塊1在鉛垂線上的受力平衡條件得又由式（7.4-2）得式中將上兩式比較不難發(fā)現(xiàn)，fv相當(dāng)于平面摩擦中的f，稱其為當(dāng)量摩擦系數(shù)。稱為當(dāng)量摩擦角。,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,7.4.2轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦1.徑向軸頸的摩擦徑向軸頸是指載荷作用于其半徑方向。如圖7-9所示，設(shè)半徑為r的軸頸1在徑向載荷Q、驅(qū)動(dòng)力偶M作用下相對(duì)軸承2以等角速12回轉(zhuǎn)，2對(duì)1的總反力R21。根據(jù)平衡條件得R21=-QR21與Q構(gòu)成阻止軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)的力偶矩Mf與M相平衡，設(shè)R21與Q之間的間距為，則Mf=R21,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,a）,b）,圖7-9徑向軸頸力分析,將R21在軸頸的作用點(diǎn)處分解成通過(guò)軸心O和切于軸頸的兩個(gè)分力N和Ff，正壓力對(duì)點(diǎn)O力矩為零,只有Ff構(gòu)成力偶矩Mf阻止軸頸的運(yùn)動(dòng)。Mf稱為摩擦力矩。如果1、2之間存在間隙，則兩者近似成線接觸，符合摩擦學(xué)的基本定律，有FffN，故以上兩式相比較式中fv稱為徑向軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)副的當(dāng)量摩擦系數(shù)。,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,結(jié)論：（1）R12相對(duì)載荷Q作用線的偏移距離值取決于當(dāng)量摩擦系數(shù)fv和軸頸半徑r；（2）當(dāng)Q方向改變時(shí)R12的方向一定隨之改變，R12總與以圓心O，為半徑的圓相切，該圓稱為摩擦圓；（3）R12對(duì)軸心的力矩方向必與12相反。根據(jù)力偶等效定律，可將驅(qū)動(dòng)力偶矩M與載荷合并成一個(gè)合力Q，其作用線偏移距離為h=M/Q。則：（1）當(dāng)hMf，軸頸作加速轉(zhuǎn)動(dòng)?！纠?-2】如圖7-10所示的偏心夾具中，已知軸頸O的半徑r0，當(dāng)量摩擦系數(shù)f0,偏心圓盤1的半徑r1以及它與工件2之間的摩擦系數(shù)f，求不加力F仍能夾緊工件的楔緊角?！窘狻磕Σ翀A半徑r0f0。偏心,圖7-10偏心輪機(jī)構(gòu),7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,圓盤與工件之間的摩擦角為arctanf。當(dāng)偏心圓盤松開(kāi)時(shí)，它的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，因此反力R21的方向應(yīng)向左上方。對(duì)偏心圓盤的軸頸而言，R21即相當(dāng)于前述的載荷Q，若R21與軸頸O的摩擦圓相割或相切，則該機(jī)構(gòu)均發(fā)生自鎖，因此,圖7-10偏心輪機(jī)構(gòu),【例7-3】如圖所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知機(jī)構(gòu)的位置、各構(gòu)件的尺寸和驅(qū)動(dòng)力F，各轉(zhuǎn)動(dòng)副的半徑和當(dāng)量摩擦系數(shù)均為r和f0。若不計(jì)各構(gòu)件的重力、慣性力，求各轉(zhuǎn)動(dòng)副中反作用力的作用線和作用在從動(dòng)件3上的阻力偶矩M3的方向?！窘狻浚?）計(jì)算摩擦圓半徑按rf0算出各轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦圓半徑，并將這些摩擦圓以虛線畫在圖上；,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,圖7-11四桿機(jī)構(gòu),（2）確定轉(zhuǎn)動(dòng)副B和C中反作用力的作用線：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力F方向如圖所示時(shí)，構(gòu)件1對(duì)機(jī)架4的轉(zhuǎn)速14的方向?yàn)轫槙r(shí)針，ABC增大，故12為順時(shí)針，連桿2受壓，故R21應(yīng)指向左方，它對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)副B的中心力矩方向與12相反，R21切于B處摩擦圓的上方，同理可得。R23應(yīng)切于C處摩擦圓的下方。綜上所述可知，R21和R23的作用線應(yīng)在B、C兩處的摩擦圓的內(nèi)公切線。,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,圖7-11四桿機(jī)構(gòu),（3）確定轉(zhuǎn)動(dòng)副A中反作用力R41的作用線：因?yàn)闃?gòu)件1為三力構(gòu)件，故三力必交于一點(diǎn)；R41應(yīng)指向右下方，因?yàn)镽41對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)副A的中心的力矩方向應(yīng)與14相反，所以R41的作用線應(yīng)切于A處摩擦圓的左下方，且通過(guò)O點(diǎn)。,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,圖7-11四桿機(jī)構(gòu),（4）確定轉(zhuǎn)動(dòng)副D中反作用力R43的作用線因構(gòu)件3在力R23和R43以及力偶矩M3的作用下平衡，R43與R23構(gòu)成一順時(shí)針?lè)较蛄ε迹碦43=R23，阻力偶矩M3的方向必然為逆時(shí)針，R43對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)副D的中心的力矩方向應(yīng)與34相反，故R43的作用線應(yīng)切于D處摩擦圓的上方。,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,圖7-11四桿機(jī)構(gòu),2.止推軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦力止推軸頸是指載荷作用與其軸線方向。止推軸頸與軸承的接觸面可以是任意的回轉(zhuǎn)體表面，最常見(jiàn)的為圓平面、圓環(huán)面或數(shù)個(gè)圓環(huán)面。止推軸頸和軸承的摩擦力矩大小決定于接觸面上壓強(qiáng)p的分布規(guī)律。止推軸頸可以分為非跑合和跑合兩種情況。如圖7-12所示，設(shè)Q為軸向載荷，f為接觸面間的摩擦系數(shù)，r1和r2為接觸面的內(nèi)半徑和外半徑，則當(dāng)軸頸1,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,圖7-12止推軸頸力分析,在軸承2內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，摩擦力矩大小為式中,r稱為當(dāng)量摩擦半徑，其值隨壓強(qiáng)p的分布規(guī)律而異。,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,圖7-12止推軸頸力分析,對(duì)于非跑合的止推軸頸：對(duì)于跑合的止推軸頸：,7.4運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定,7.5機(jī)器的機(jī)械效率與自鎖,7.5.1機(jī)械效率機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，作用在機(jī)械上的的驅(qū)動(dòng)力所作的功為驅(qū)動(dòng)功(亦即輸入功),克服生產(chǎn)阻力所作的功為有益功(亦即輸出功),而克服有害阻力所作的功為損耗功。當(dāng)機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),輸入功Wd將等于輸出功Wr與損耗功Wf之和,即輸出功和輸入功的比值,反映了輸入功在機(jī)械中有效利用的程度,稱為機(jī)械效率,通常以表示,即,或者效率以功率的形式表示為式中Nd、Nr、Nf分別為輸入功率、輸出功率與損耗功率。由以上各式可知，因?yàn)閾p耗功Wf或損耗功率Nf不可能為零,所以機(jī)械,7.5機(jī)器的機(jī)械效率與自鎖,效率總是小于1。機(jī)械效率也可以用力的比值的形式來(lái)表達(dá)。圖7-13所示為一機(jī)械傳動(dòng)示意圖,設(shè)F為驅(qū)動(dòng)力,Q為生產(chǎn)阻力，vP和vQ分別為F和Q的作用點(diǎn)沿該力作用線方向的速度,根據(jù)（7.5-5）可得,7.5機(jī)器的機(jī)械效率與自鎖,圖7-13機(jī)械傳動(dòng)示意圖,對(duì)于理想機(jī)械不存在摩擦,為了克服同樣的生產(chǎn)阻力Q,其所需的驅(qū)動(dòng)力F0(可稱為理想驅(qū)動(dòng)力)顯然小于F。對(duì)理想機(jī)械來(lái)說(shuō),其效率0應(yīng)等于1,故得于是得：此式說(shuō)明,機(jī)械效率等于不計(jì)摩擦?xí)r,克服生產(chǎn)阻力所需的理想驅(qū)動(dòng)力F0,與克服同樣生產(chǎn)阻力(連同克服摩擦力)時(shí)該機(jī)械實(shí)際所需的驅(qū)動(dòng)力F之比。,7.5機(jī)器的機(jī)械效率與自鎖,同理，機(jī)械效率也可以用力矩之比的形式表達(dá)，即式中M0和M分別表示為了克服同樣生產(chǎn)阻力所需的理想驅(qū)動(dòng)力矩和實(shí)際驅(qū)動(dòng)力矩。綜合以上兩式得同理可得,7.5機(jī)器的機(jī)械效率與自鎖,7.5機(jī)器的機(jī)械效率與自鎖,機(jī)械效率的確定,除了用計(jì)算方法外,還常用試驗(yàn)方法來(lái)確定。具體的計(jì)算方法可按下述三種不同的情況進(jìn)行。（1）串聯(lián)如圖7-14所示為幾種機(jī)器串聯(lián)組成的機(jī)器。該機(jī)組的機(jī)械效率應(yīng)為,圖7-14串聯(lián)機(jī)組,而功率在傳遞的過(guò)程中,前一機(jī)器的輸出功率即為后一機(jī)器的輸入功率,設(shè)各機(jī)器的效率分別為1、2、k,則得將1、2、k連乘起來(lái)，得,7.5機(jī)器的機(jī)械效率與自鎖,結(jié)論：串聯(lián)系統(tǒng)的總效率等于各機(jī)器的效率的連乘積。串聯(lián)的級(jí)數(shù)越多，機(jī)械系統(tǒng)的效率越低。（2）并聯(lián)圖7-15所示為幾種機(jī)器并聯(lián)組成的機(jī)組設(shè)各個(gè)機(jī)器的輸入功率分別為N1、N2,、Nk，而輸出功率分別為N1、N2、Nk。因總輸入功率為,7.5機(jī)器的機(jī)械效率與自鎖,圖7-15并聯(lián)機(jī)組,總輸出功率為所以總效率為結(jié)論：并聯(lián)系統(tǒng)的總效率不僅與各組成機(jī)器的效率有關(guān),而且與各機(jī)器所傳遞的功率也有關(guān)。,7.5機(jī)器的機(jī)械效率與自鎖,（3）混聯(lián)由串聯(lián)和并聯(lián)組成的混聯(lián)式機(jī)械系統(tǒng)。如圖7-16所示，設(shè)機(jī)組串聯(lián)部分的效率為，并聯(lián)部分的效率為，則機(jī)組總效率為,7.5機(jī)器的機(jī)械效率與自鎖,圖7-16混聯(lián)機(jī)組,7.5.2自鎖在實(shí)際中由于摩擦的存在，有些機(jī)械會(huì)出現(xiàn)無(wú)論驅(qū)動(dòng)力如何增大,也無(wú)法使它運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象就叫做機(jī)械的自鎖。機(jī)械自鎖的條件是其機(jī)械效率恒小于或等于0，即0設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí),可以利用上式來(lái)判斷其