機械原理第5章效率自鎖

1、第五章第五章 機械的效率和自鎖機械的效率和自鎖 5-1 5-1 機械的效率機械的效率5-2 5-2 機械的自鎖機械的自鎖重點、難點重點、難點：機械效率的概念，機械的自鎖條件5 -1 機械的效率機械的效率一、機械效率及其表達形式一、機械效率及其表達形式1、機械效率 Wd = Wr + Wf輸入功（動力）輸出功（克服生產阻力）損耗功（摩擦等）機械效率：機械效率： = Wr / Wd = 1 - Wf / Wd 機械損失率：機械損失率： = Wf / Wd + = 1 損失不可避免損失不可避免 Wf 0； 15 -1 機械的效率機械的效率1）功表示法 ： = Wr / Wd = 1 - Wf / W

2、d 2）功率表示法： = Pr /Pd = 1 - Pf / Pd 3）力(或力矩)表示法:2、機械效率的幾種表達方式輸入輸出工作機 = Pr / Pd = G vG / F vF 設輸出功率不變（仍為G vG ） G vG = F0 vF (克服G，需要F0 ( G ) = G vG / F vF = G vG / G0 vG = G / G0若為理想機械 (不計摩擦) 0 = 1力矩表示法: = M0 / M = Mr/ Mr 0理想生產阻力（力矩）實際生產阻力（力矩）實際驅動力（力矩）理想驅動力（力矩）機械效率可表示為：（1 1） 在克服同樣生產阻力（力矩）的情況下，理想驅動力在克服同樣

3、生產阻力（力矩）的情況下，理想驅動力（力矩）與實際驅動力（力矩）之比值（力矩）與實際驅動力（力矩）之比值（2 2） 在同樣驅動力（力矩）的情況下，機械所能克服的實在同樣驅動力（力矩）的情況下，機械所能克服的實際生產阻力（力矩）與理想生產阻力（力矩）之比值際生產阻力（力矩）與理想生產阻力（力矩）之比值二、機械效率的計算二、機械效率的計算斜面機構（螺旋）為例GFfFNFFR21 vFGFR21 + F GF R21 - 滑塊上升時：滑塊上升時： 實際驅動力： F = G tan ( + ) 理想驅動力： F0 = G tan = F0 / F = tan / tan ( + )滑塊下降時：滑塊下降

4、時： （ G 為驅動力） 實際阻力： F = G tan ( - ) 理想阻力： F0 = G tan = F / F0= tan ( - ) / tan 上述方法求出的是機械的瞬時效率，對于非穩(wěn)定條件下運轉的機械應進一步求其循環(huán)效率。上述方法求出的是機械的瞬時效率，對于非穩(wěn)定條件下運轉的機械應進一步求其循環(huán)效率。由于影響機械效率的因素較多，通常以實測為準（機械手冊中也有現行一些數據可查）。效率由于影響機械效率的因素較多，通常以實測為準（機械手冊中也有現行一些數據可查）。效率計算法用于指導設計。計算法用于指導設計。 表表5-1三、機組的效率三、機組的效率1、串聯機組的效率12kP1PdPk P

5、2Pk-1 結論結論1）串聯機組的總效率等于各級效率的連乘積。）串聯機組的總效率等于各級效率的連乘積。2） i 1 串聯機器越多，機組的效率就越低。串聯機器越多，機組的效率就越低。3）串聯機組的總效率必小于任一局部效率（）串聯機組的總效率必小于任一局部效率（ 串串 min )。4）提高串聯機組的效率）提高串聯機組的效率減少串聯機器的數目和提高減少串聯機器的數目和提高 min。312123121kkkddkPPPPPPPPPP 串三、機組的效率三、機組的效率2、并聯機組的效率結論結論12NP1 PdPkP2P1 P2 Pk Pr 1212rkrddkPPPPPPPPPP并iiiPPmaxmin1

6、 12212kkkPPPPPP并1） 并并不僅與各級分效率有關，還與總功率如何分配有關。不僅與各級分效率有關，還與總功率如何分配有關。2） 并并介于分效率最小值與最大值之間（介于分效率最小值與最大值之間（ min 并并 Ft F f 滑塊加速運動 = Ft = F f 滑塊靜止或勻速運動 Ft Md M f 軸頸加速轉動a = Md = M f 軸頸塊靜止或勻速轉動a Md M f 軸頸不能轉動或減速轉動至靜止，即自鎖aMMfd自鎖條件：自鎖條件： a 驅動力（外力的合力）作用于摩擦圓之內時，則發(fā)生自鎖。驅動力（外力的合力）作用于摩擦圓之內時，則發(fā)生自鎖。5 -2 機械的自鎖機械的自鎖三、自鎖

7、時的力學特征三、自鎖時的力學特征3、機械的自鎖、機械的自鎖1）由力分析求得的機械可以克服的生產阻力 G 02）機械效率 0（效率越小自鎖越可靠）四、舉例四、舉例1、螺旋千斤頂的自鎖條件、螺旋千斤頂的自鎖條件FG保證:不論重物重量多大，均不能驅使螺母轉動。即在以 G 為驅動力時，機構具有自鎖性。22vtan()22dGdMF放松螺母力矩：G為任意值時所能克服的生產阻力為任意值時所能克服的生產阻力 F 0 ( 或或 M 0 ） tg ( - v ) 0 即: v = tg ( - v) / tg 0 v 或：機械效率或：機械效率 0四、舉例四、舉例2、斜面壓榨機、斜面壓榨機2GF4314GF432

8、1 1已知：各滑動表面間的摩擦已知：各滑動表面間的摩擦系數均為系數均為f (設摩擦角均為設摩擦角均為 ）求：求： 1）在滑塊）在滑塊2上作用多大的上作用多大的推力推力F，才能使工件的夾緊，才能使工件的夾緊力為力為G ？2）若機構不自鎖，）若機構不自鎖，為防止工件松脫至少為防止工件松脫至少需要在滑塊需要在滑塊2上加多大上加多大的防松力的防松力F ？3）在回彈力）在回彈力G 作用下作用下的自鎖條件。的自鎖條件。GF4321 v31FR13FR32FR23FR121構件3： G + FR13 + FR23 = 0構件2： F + FR12 + FR32 = 0GFR13FR2390+ 90 ( +2

9、 ) + FR12FR32F +2 90 90 ( + )由正弦定理得：320sin(2 )sin(90)RFF2300sin(902 )sin(90)RFGtan(2 )FG得1）在滑塊）在滑塊2上作用多大的推力上作用多大的推力F，才能使工的夾緊力為，才能使工的夾緊力為G ？2、斜面壓榨機：、斜面壓榨機： 2）若機構不自鎖，為防止工件松脫至少）若機構不自鎖，為防止工件松脫至少需要在滑塊需要在滑塊2上加多大的防松力上加多大的防松力F ？GF432FR32v31FR13FR23FR12 1構件3： G + FR13 + FR23 = 0構件2： F + FR13 + FR23 = 0GFR13F

10、R2390 90 (2 ) FR32FR12F2 90+ 90 ( )由正弦定理得：320sin(2 )sin(90)RFF2300sin(902 )sin(90)RFGtan(2 )FG2、斜面壓榨機：、斜面壓榨機：3）在回彈力）在回彈力G 作用下的自鎖條件作用下的自鎖條件GF432FR32v31FR13FR23FR12 1構件3： G + FR13 + FR23 = 0構件2： F + FR13 + FR23 = 0GFR13FR2390 90 (2 ) FR32FR12F2 90+ 90 ( )tan(2 )FG令：令：F 0自鎖條件自鎖條件 ： 2 四、舉例四、舉例3、偏心卡具：在工件

11、反力作用下的自鎖條件、偏心卡具：在工件反力作用下的自鎖條件AB四、舉例四、舉例3、偏心卡具：在工件反力作用下的自鎖條件、偏心卡具：在工件反力作用下的自鎖條件ABF F 去除后，卡具不松脫，則必去除后，卡具不松脫，則必須使反力須使反力F FR23R23與摩擦圓與摩擦圓 相割相割FOR e R23 E.s1sC由幾何條件：由幾何條件：S S1 由直角三角形由直角三角形ABC知：知： S1 = AC = R sin 又由直角三角形又由直角三角形OAE知：知： S = OE = e sin( - ) 自鎖條件：自鎖條件：sin)sin(Re四、舉例四、舉例4、凸輪機構推桿：在凸輪推力、凸輪機構推桿：在凸輪推力F 作用下的避免自鎖條件作用下的避免自鎖條件 l = ?l四、舉