機(jī)械原理 課件 第4-5章 機(jī)械的受力分析、效率與自鎖[一類教資]

1、作用在機(jī)械上的力：驅(qū)動(dòng)力、阻抗力,第4-5章 機(jī)械的受力分析、效率與自鎖,機(jī)械效率,機(jī)械在某段運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，根據(jù)能量守恒定律 輸入功 = 輸出功 + 損失功 即 Wd = Wr + Wf,功率,功,自鎖：驅(qū)動(dòng)力不足以克服 阻力，機(jī)械不能運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,Wd Wf 0 Wr 0 ，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn),Wd = Wf = 0 輸入功全部用以克服摩擦力, 機(jī)械原來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)只能保持空轉(zhuǎn)，機(jī)械原靜止仍只能靜止,Wd Wf 0機(jī)械原靜止仍靜止, 原來(lái)運(yùn)動(dòng)也將減速最終停止運(yùn)動(dòng),自鎖條件 ： 0,運(yùn)動(dòng)副的摩擦,1,蒼松課資,機(jī)械的效率與自鎖,表2.2 常用機(jī)械傳動(dòng)的效率,機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū),平面四桿機(jī)構(gòu) 80%-90%

2、凸輪機(jī)構(gòu) 90% 彈簧97%,做試驗(yàn),機(jī)組的效率,一般性結(jié)論,2,蒼松課資,機(jī)組的效率,串聯(lián),Nr = Nk,Pd,Pr,前一機(jī)器的輸出功率是后一機(jī)器的輸入功率,3,蒼松課資,機(jī)組的效率,并聯(lián),混聯(lián),機(jī)組的輸入功率為各機(jī)器輸入功率之和 機(jī)組的輸出功率為各機(jī)器輸出功率之和,4,蒼松課資,機(jī)組的效率,1=2=0.98, 3=4=0.96, ”3=”4=0.94, ”5=0.42, Nr=5KW, N”r=0.2KW, 求總效率,解:兩個(gè)串聯(lián)支路Nd=Nr/ (12 34 )=5.649K N”d=N”r/ (12 ”3”4 ”5) = 0.561KW,作業(yè)：5-6,5-7，5-8（a）,4-13,

3、兩支路并聯(lián)，總效率,運(yùn)動(dòng)副的摩擦與自鎖,5,蒼松課資,移動(dòng)副中的摩擦與自鎖,R21 總反力,取構(gòu)件1分析，2給1的反力,2,1,最大摩擦力,作用在構(gòu)件1上的其他外力：引力G，推力P,自鎖,摩擦角 ：最大摩擦力發(fā)生時(shí) 總反力與法線方向所夾的銳角,分清：運(yùn)動(dòng)副反力 其他外力,大小是確定的，沒(méi)有限制,6,蒼松課資,自鎖,無(wú)論施加的外力F多么大，運(yùn)動(dòng)副都不能相對(duì)運(yùn)動(dòng),移動(dòng)副中的摩擦與自鎖,自鎖條件, ,自鎖,自鎖(邊界情況),不自鎖,F,P,G,1,槽面移動(dòng)副,外力體現(xiàn)驅(qū)動(dòng)因素,反力體現(xiàn)摩擦因素,大小是確定的，沒(méi)有限制,7,蒼松課資,移動(dòng)副中的摩擦與自鎖,1,2,3,4,重力、慣性力、工作阻力,自鎖條

4、件？,槽面摩擦,8,蒼松課資,槽面移動(dòng)副的摩擦,取構(gòu)件1研究，2給1的反力F21,N21,槽面接觸的摩擦力大于平面接觸的摩擦力,自鎖條件,1,2,G,2,1,V12,構(gòu)件1上作用的其他外力：G, P,材料的摩擦系數(shù),求N21：,當(dāng)量摩擦系數(shù),合力 F,研究反力,當(dāng)量摩擦角,凸輪尺寸,其他形狀的移動(dòng)副（圓.） 用相同方法,9,蒼松課資,凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)架的尺寸,若分母=0,則,自鎖,臨界壓力角,臨界壓力角大則不易自鎖 減小b、增加l,機(jī)架尺寸l、b,研究 從動(dòng)件受力,工作阻力,驅(qū)動(dòng)力,轉(zhuǎn)動(dòng)副,10,蒼松課資,摩擦圓:以軸頸中心為圓心，為半徑的圓。 反映最大摩擦力,轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦,（軸頸摩擦）,Q,N,靜

5、止,運(yùn)動(dòng),總反力的方向與作用點(diǎn),Q,R21,F21,N21,全反力,全反力作用點(diǎn),求：,的方向？,注意：這只是簡(jiǎn)化分析,R21產(chǎn)生與Md反向的力矩,11,蒼松課資,轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦,R21,F21,N21,12,1）R21與載荷Q大小相等，方向相反； 2）R21的作用線必于摩擦圓； 3）R21產(chǎn)生的摩擦力矩與12轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。 （與21轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同）,平衡時(shí),自鎖,R12與Q構(gòu)成阻力偶,轉(zhuǎn)動(dòng)副總反力的特征,順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),12,蒼松課資,轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦,研究驅(qū)動(dòng)力 （力矩）,h :其他外力的合力（體現(xiàn)驅(qū)動(dòng)力因素）到轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離,在Q相同條件下，不同的Md將得到不同的h,力的平移,13,蒼松

6、課資,轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦,R21,2,1,12,Q,h,1）當(dāng)h時(shí)，Md Mf 驅(qū)動(dòng)力矩大于阻力矩 2）當(dāng)h=時(shí)，Md=Mf 保持平衡，原轉(zhuǎn)動(dòng)仍勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；原靜止仍靜止 3）當(dāng)h時(shí)，Md Mf 驅(qū)動(dòng)力矩不足以克服阻力矩 ,自鎖條件：h,自鎖條件,偏心夾具,其他外力的合力作用線與摩擦圓相切或相割,14,蒼松課資,轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦,例 偏心夾具的自鎖條件（忽略重力）,摩擦圓半徑,設(shè)計(jì)參數(shù)：D、e和,手松開(kāi)后，使夾具松動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力是R,研究轉(zhuǎn)動(dòng)副自鎖條件,自鎖條件小結(jié),適當(dāng)設(shè)計(jì)三個(gè)參數(shù)可滿足夾具自鎖的要求,用力來(lái)計(jì)算效率,復(fù)雜機(jī)構(gòu)的研究需要用效率計(jì)算的方法來(lái)研究,15,蒼松課資,驅(qū)動(dòng)力,生產(chǎn)阻力,用力來(lái)計(jì)算效率,引入理想機(jī)器(沒(méi)摩擦) Wf = 0， 0 = 1,克服同樣的生產(chǎn)阻力，理想機(jī)器所需的驅(qū)動(dòng)力較小,理想機(jī)器驅(qū)動(dòng)力F0,真實(shí)機(jī)器驅(qū)動(dòng)力F,同樣的驅(qū)動(dòng)力，理想機(jī)器能克服的生產(chǎn)阻力較大,理想機(jī)器克服生產(chǎn)阻力Q0,真實(shí)機(jī)器克服生產(chǎn)阻力Q,研究機(jī)構(gòu)效率與自鎖的方法： 從受力情況已知的構(gòu)件開(kāi)始，通過(guò)分析，建立效率表達(dá)式，計(jì)算效率、求解自鎖條件,16,蒼松課資,例：斜面機(jī)構(gòu)的效率和自鎖,1） 滑塊沿斜面等速上行,驅(qū)動(dòng)力,效率,研究構(gòu)件1受力，其他外力：P、Q,運(yùn)動(dòng)副反力 R12,自鎖條件 ： 0,17,蒼松課資,Q,P,R21,V12,2 ） 滑塊沿斜面