第5章 機械的效率與自鎖

1、第五章第五章 機械的效率及自鎖機械的效率及自鎖 因摩擦損失是不可避免的，故必因摩擦損失是不可避免的，故必有有 0和和 1。 機械的損失功機械的損失功(Wf)與輸入功與輸入功(Wd)的比值，的比值，1. 1. 機械效率的概念及意義機械效率的概念及意義（1 1）機械效率機械效率 機械的輸出功機械的輸出功( (WWr r) )與輸入功與輸入功( (WWd d) )的比值，的比值，以以 表示。表示。機械損失系數(shù)機械損失系數(shù)或或損失率損失率，以以 表示。表示。Wr/Wd1 1Wf/Wd（2）機械效率的意義）機械效率的意義 它是它是機械中的一個主要性能指標，機械中的一個主要性能指標，機械效率反映了輸入功在

2、機械中的有效利用的程度，機械效率反映了輸入功在機械中的有效利用的程度，降耗節(jié)能是國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)之一。降耗節(jié)能是國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)之一。5-1 5-1 機構(gòu)的效率機構(gòu)的效率2. 2. 機械效率的確定機械效率的確定（1）機械效率的計算確定）機械效率的計算確定1）以功表示的計算公式）以功表示的計算公式Wr/Wd1Wf/Wd2）以功率表示的計算公式）以功率表示的計算公式Pr/Pd1Pf/Pd3）以力或力矩表示的計算公式）以力或力矩表示的計算公式F0/FM0/M即即 理想驅(qū)動力理想驅(qū)動力實際驅(qū)動力實際驅(qū)動力理想驅(qū)動力矩理想驅(qū)動力矩實際驅(qū)動力矩實際驅(qū)動力矩G理論機械裝置理論機械裝置

3、 0 = Pr /Pd=GvG /FvF00 = GvG /F0vF =1vGvFF5-1 5-1 機構(gòu)的效率機構(gòu)的效率實際機械裝實際機械裝置置 因其正行程實際驅(qū)動力為因其正行程實際驅(qū)動力為FGtan()，理想驅(qū)動力為，理想驅(qū)動力為F0Gtan，故，故例例1 1 斜面機構(gòu)斜面機構(gòu)已知已知 正行程正行程 F Gtan()反行程反行程 FGtan(-)現(xiàn)求現(xiàn)求 及及 解解 F0/Ftan/ tan() F0 /Ftan/ tan()對嗎？對嗎？ 因其反行程實際驅(qū)動力為因其反行程實際驅(qū)動力為GF/tan()，理想驅(qū)動力為，理想驅(qū)動力為G0 F/tan，故，故G0/G tan()/ tan5-1 5-

4、1 機構(gòu)的效率機構(gòu)的效率例例2 2 螺旋機構(gòu)螺旋機構(gòu)已知已知 擰緊時擰緊時 M Gd2tan(v)/2放松時放松時 MGd2tan(v)/2現(xiàn)求現(xiàn)求 及及 解解采用上述類似的方法，可得采用上述類似的方法，可得擰緊時擰緊時 M0/M tan/ tan(v)放松時放松時 G0/G tan(v)/ tan 5-1 5-1 機構(gòu)的效率機構(gòu)的效率（2）機械效率的實驗測定）機械效率的實驗測定機械效率的確定除了用計算法外，更常用實驗法來測定，機械效率的確定除了用計算法外，更常用實驗法來測定，許多機械尤其是動力機械在制成后，往往都需作效率實驗。許多機械尤其是動力機械在制成后，往往都需作效率實驗。現(xiàn)以蝸桿傳動效

5、率實驗測定為例加以說明?，F(xiàn)以蝸桿傳動效率實驗測定為例加以說明。1）實驗裝置）實驗裝置定子平衡定子平衡桿桿電機轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子電機定子電機定子磅秤磅秤千分表千分表彈性梁彈性梁砝碼砝碼皮帶皮帶蝸桿蝸桿制動輪制動輪蝸輪蝸輪聯(lián)軸器聯(lián)軸器5-1 5-1 機構(gòu)的效率機構(gòu)的效率GF2RQ 同時，根據(jù)彈性梁上的千分表讀數(shù)（即代表同時，根據(jù)彈性梁上的千分表讀數(shù)（即代表Q力），來確定力），來確定出制動輪上的圓周力出制動輪上的圓周力FtQG，從而確定出從動軸上的力矩從而確定出從動軸上的力矩M從從，M從從FtR(QG)R該蝸桿的傳動機構(gòu)的效率公式為該蝸桿的傳動機構(gòu)的效率公式為 P從從/P主主從從M從從/(主主M主主)M從

6、從/(iM主主)式中式中 i為蝸桿傳動的傳動比。為蝸桿傳動的傳動比。 對于正在設(shè)計和制造的機械，雖然不能直接用實驗法測定其對于正在設(shè)計和制造的機械，雖然不能直接用實驗法測定其機械效率，機械效率， 但是由于各種機械都不過是由一些常用機構(gòu)組合而成但是由于各種機械都不過是由一些常用機構(gòu)組合而成的，而這些常用機構(gòu)的效率又是可通過實驗積累的資料來預先估的，而這些常用機構(gòu)的效率又是可通過實驗積累的資料來預先估定的（如表定的（如表5-1 簡單傳動機構(gòu)和運動副的效率）。簡單傳動機構(gòu)和運動副的效率）。 據(jù)此，可通過據(jù)此，可通過計算確定出整個機械的效率。計算確定出整個機械的效率。2）實驗方法）實驗方法 實驗時，可

7、借助于磅秤測定出定子平衡桿的壓力實驗時，可借助于磅秤測定出定子平衡桿的壓力F來確定出來確定出主動軸上的力矩主動軸上的力矩M主主， 即即 M主主Fl5-1 5-1 機構(gòu)的效率機構(gòu)的效率3. 3. 機組的機械效率計算機組的機械效率計算機組機組 由若干個機器組成的機械系統(tǒng)。由若干個機器組成的機械系統(tǒng)。 當已知機組各臺機器的機械效率時，則該機械的總效率可當已知機組各臺機器的機械效率時，則該機械的總效率可由計算求得。由計算求得。（1）串聯(lián)）串聯(lián) 串聯(lián)機組功率傳動的特點是前一機器的輸出功率即為后一機串聯(lián)機組功率傳動的特點是前一機器的輸出功率即為后一機器的輸入功率。器的輸入功率。串聯(lián)機組的總機械效率為串聯(lián)機

8、組的總機械效率為PrPd P1P2PdP1PkPk-1 12k 即串聯(lián)機組總效率等于組成該機組的各個機器效率的連乘積。即串聯(lián)機組總效率等于組成該機組的各個機器效率的連乘積。5-1 5-1 機構(gòu)的效率機構(gòu)的效率 只要串聯(lián)機組中任一機器的效率很低，就會使整個機只要串聯(lián)機組中任一機器的效率很低，就會使整個機組的效率極低；且串聯(lián)機器數(shù)目越多，機械效率也越低。組的效率極低；且串聯(lián)機器數(shù)目越多，機械效率也越低。 要提高并聯(lián)機組的效率，應(yīng)著重提高傳動功率大的路要提高并聯(lián)機組的效率，應(yīng)著重提高傳動功率大的路線的效率。線的效率。結(jié)論結(jié)論（2）并聯(lián)）并聯(lián) 并聯(lián)機組的特點是機組的輸入功并聯(lián)機組的特點是機組的輸入功率

9、為各機器的輸入功率之和，而輸出率為各機器的輸入功率之和，而輸出功率為各機器的輸出功率之和。功率為各機器的輸出功率之和。 PriPdiP11+P22+PkkP1+P2+Pk 即并聯(lián)機組的總效率與各機器的效率及其所傳動的功率的大即并聯(lián)機組的總效率與各機器的效率及其所傳動的功率的大小有關(guān)，且小有關(guān)，且min ，或驅(qū)，或驅(qū)動力動力F的有效分力的有效分力Ft總是小于其本身所能引起的最大摩擦力，總是小于其本身所能引起的最大摩擦力，即即FtFfmax此時，機械將發(fā)生自鎖。此時，機械將發(fā)生自鎖。5-2 5-2 機械的自鎖機械的自鎖例例 手搖螺旋千斤頂手搖螺旋千斤頂其反行程驅(qū)動力與阻抗力矩的關(guān)系為其反行程驅(qū)動力與阻抗力矩的關(guān)系為當當M一定時，而一定時，而G時，則時，則 tan( -v)0又因機