機(jī)械原理課件13 (2)

1、返回(fnhu)第五章 機(jī)械(jxi)的效率及自鎖5-1 機(jī)械的效率5-2 機(jī)械的自鎖共十九頁(yè) 因摩擦損失(snsh)是不可避免的，故必有 0和 1。 機(jī)械(jxi)的損失功(Wf)與輸入功(Wd)的比值，5-1 機(jī)械的效率1.機(jī)械效率的概念及意義（1）機(jī)械效率 機(jī)械的輸出功(Wr)與輸入功(Wd)的比值，以表示。機(jī)械損失系數(shù)或損失率以 表示。Wr/Wd1 1Wf/Wd（2）機(jī)械效率的意義 它是機(jī)械中的一個(gè)主要性能指標(biāo)。機(jī)械效率反映了輸入功在機(jī)械中的有效利用的程度。降耗節(jié)能是國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)之一。共十九頁(yè)2.機(jī)械效率(jxi xiol)的確定（1）機(jī)械效率(jxi xiol)的計(jì)算

2、確定1）以功表示的計(jì)算公式Wr/Wd1Wf/Wd2）以功率表示的計(jì)算公式Pr/Pd1Pf/Pd3）以力或力矩表示的計(jì)算公式F0/FM0/M即 理想驅(qū)動(dòng)力實(shí)際驅(qū)動(dòng)力理想驅(qū)動(dòng)力矩實(shí)際驅(qū)動(dòng)力矩實(shí)際機(jī)械裝置 理論機(jī)械裝置 0 = Pr /Pd=GvG /FvF00 = GvG /F0vF =1vGvFF機(jī)械的效率(2/10)共十九頁(yè) 因其正行程(xngchng)實(shí)際驅(qū)動(dòng)力為FGtan()，理想驅(qū)動(dòng)力為F0Gtan，故例5-1 斜面(ximin)機(jī)構(gòu)已知：正行程 F Gtan()反行程 FGtan()現(xiàn)求： 及 解 F0/Ftan/ tan() F0 /Ftan/ tan() 因其反行程實(shí)際驅(qū)動(dòng)力為GF

3、/tan()，理想驅(qū)動(dòng)力為G0 F/tan，故G0/G tan()/ tan機(jī)械的效率(3/10)對(duì)嗎？錯(cuò)誤！共十九頁(yè)例5-2 螺旋(luxun)機(jī)構(gòu)已知：擰緊時(shí) M Gd2tan(v)/2放松(fn sn)時(shí) MGd2tan(v)/2現(xiàn)求：及 解采用上述類似的方法，可得擰緊時(shí) M0/M tan/ tan(v)放松時(shí) G0/G tan(v)/ tan 機(jī)械的效率(4/10)共十九頁(yè)（2）機(jī)械效率(jxi xiol)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定機(jī)械效率的確定除了用計(jì)算法外，更常用(chn yn)實(shí)驗(yàn)法來(lái)測(cè)定，許多機(jī)械尤其是動(dòng)力機(jī)械在制成后，往往都需做效率實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)以蝸桿傳動(dòng)效率實(shí)驗(yàn)測(cè)定為例加以說明。1）實(shí)驗(yàn)裝置定子

4、平衡桿電機(jī)轉(zhuǎn)子電機(jī)定子磅秤千分表彈性梁砝碼傳送帶蝸桿制動(dòng)輪蝸輪聯(lián)軸器機(jī)械的效率(5/10)共十九頁(yè) 據(jù)此，可通過計(jì)算(j sun)確定出整個(gè)機(jī)械的效率。 同時(shí)，根據(jù)彈性梁上的千分表讀數(shù)（即代表Q力）來(lái)確定制動(dòng)(zh dn)輪上的圓周力FtQG，從而確定出從動(dòng)軸上的力矩M從，M從FtR(QG)R該蝸桿的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率公式為 P從/P主從M從/(主M主)M從/(iM主)式中 i為蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比。 對(duì)于正在設(shè)計(jì)和制造的機(jī)械，雖然不能直接用實(shí)驗(yàn)法測(cè)定其機(jī)械效率， 但是由于各種機(jī)械都不過是由一些常用機(jī)構(gòu)組合而成的，而這些常用機(jī)構(gòu)的效率又是可通過實(shí)驗(yàn)積累的資料來(lái)預(yù)先估定的（如表5-1 簡(jiǎn)單傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)

5、副的效率）。2）實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)時(shí)，可借助于磅秤測(cè)定出定子平衡桿的壓力F來(lái)確定出主動(dòng)軸上的力矩M主，即 M主Fl。機(jī)械的效率(6/10)共十九頁(yè)3. 機(jī)組(jz)的機(jī)械效率計(jì)算機(jī)組(jz) 由若干個(gè)機(jī)器組成的機(jī)械系統(tǒng)。 當(dāng)已知機(jī)組各臺(tái)機(jī)器的機(jī)械效率時(shí)，則該機(jī)械的總效率可由計(jì)算求得。（1）串聯(lián) 串聯(lián)機(jī)組功率傳動(dòng)的特點(diǎn)是前一機(jī)器的輸出功率即為后一機(jī)器的輸入功率。串聯(lián)機(jī)組的總機(jī)械效率為PrPd P1P2PdP1PkPk-1 12k 即串聯(lián)機(jī)組總效率等于組成該機(jī)組的各個(gè)機(jī)器效率的連乘積。1k212kPdPrP1P2P1P2Pk-1Pk-1Pk=Pr機(jī)械的效率(7/10)共十九頁(yè) 只要串聯(lián)機(jī)組(jz)中任

6、一機(jī)器的效率很低，就會(huì)使整個(gè)機(jī)組的效率極低；且串聯(lián)機(jī)器數(shù)目越多，機(jī)械效率也越低。 要提高并聯(lián)機(jī)組的效率(xio l)，應(yīng)著重提高傳動(dòng)功率大的路線的效率。結(jié)論（2）并聯(lián) 并聯(lián)機(jī)組的特點(diǎn)是機(jī)組的輸入功率為各機(jī)器的輸入功率之和，而輸出功率為各機(jī)器的輸出功率之和。 PriPdiP11+P22+PkkP1+P2+Pk 即并聯(lián)機(jī)組的總效率與各機(jī)器的效率及其傳動(dòng)的功率的大小有關(guān)，且min max； 機(jī)組的總效率主要取決于傳動(dòng)功率大的機(jī)器的效率。結(jié)論12k12kP11P22PkkP1P2PkPd機(jī)械的效率(8/10)共十九頁(yè)（3）混聯(lián)混聯(lián)機(jī)組(jz)的機(jī)械效率計(jì)算步驟為1）將輸入功至輸出(shch)功的路線弄

7、清楚；2）分別計(jì)算出總的輸入功率Pd和總的輸出功率Pr；3）按下式計(jì)算其總機(jī)械效率。 Pr /Pd機(jī)械的效率(9/10)共十九頁(yè) 例5-3 已知某機(jī)械傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)(jgu)的效率和輸出功率，求該機(jī)械傳動(dòng)裝置的機(jī)械效率。解 機(jī)構(gòu)1、2、3 及4串聯(lián)(chunlin)的部分PdPr /(123 4 )5 kW/(0.9820.962)5.649 kW機(jī)構(gòu)1、2、3 、4及5串聯(lián)的部分0.2 kW/(0.9820.9420.42)0.561 kW故該機(jī)械的總效率為 Pr /Pd(5+0.2) kW/(5.649+0.561) kW =0.837Pd Pr /(123 4 5 ) =5 kW0.980

8、.980.960.960.940.940.42=0.2 kW機(jī)械的效率(10/10)共十九頁(yè)1. 機(jī)械(jxi)的自鎖5-2 機(jī)械(jxi)的自鎖（1） 自鎖現(xiàn)象某些機(jī)械，就其機(jī)械而言是能夠運(yùn)動(dòng)的，但由于摩擦的存在，卻會(huì)出現(xiàn)無(wú)論驅(qū)動(dòng)力如何增大，也無(wú)法使機(jī)械運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。（2）自鎖意義 設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，為使機(jī)械能實(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；有些機(jī)械的工作需要具有自鎖的特性，（3）自鎖條件機(jī)械發(fā)生自鎖實(shí)質(zhì)上是機(jī)械中的運(yùn)動(dòng)副發(fā)生了自鎖。如手搖螺旋千斤頂。共十九頁(yè)F例5-4 移動(dòng)(ydng)副摩擦角為。則Ft = Fsin = FntanFfmax= Fntan當(dāng) 時(shí)，有Ft Ff

9、max 即當(dāng) 時(shí)，無(wú)論(wln)驅(qū)動(dòng)力F如何增大，其有效分力 Ft 總小于驅(qū)動(dòng)力 F 本身所引起的最大摩擦力Ffmax，因而總不能推動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)，即為自鎖現(xiàn)象。 結(jié)論 移動(dòng)副發(fā)生自鎖的條件為：在移動(dòng)副中，如果作用于滑塊上的驅(qū)動(dòng)力作用在其摩擦角之內(nèi)（即 ），則發(fā)生自鎖。設(shè)驅(qū)動(dòng)力為F，傳動(dòng)角為，F(xiàn)tFnFRFfmax機(jī)械的自鎖(2/7)共十九頁(yè)例5-5 轉(zhuǎn)動(dòng)(zhun dng)副設(shè)驅(qū)動(dòng)力為F，力臂(l b)長(zhǎng)為a, 當(dāng)F作用在摩擦圓之內(nèi)時(shí)（即a ），則M = aF Mf =FR = F 即F 任意增大（a不變），也不能使軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)， 即發(fā)生了自鎖現(xiàn)象。 結(jié)論 作用在軸頸上的驅(qū)動(dòng)力為單力F，且作用于摩擦

10、角之內(nèi)，即 a 。摩擦圓半徑為，F(xiàn)aFR=FFR=F機(jī)械的自鎖(3/7)共十九頁(yè) 故其自鎖條件(tiojin)為v 。2. 機(jī)械自鎖條件(tiojin)的確定(1) 從運(yùn)動(dòng)副發(fā)生自鎖的條件來(lái)確定原因 機(jī)械的自鎖實(shí)質(zhì)就是其中的運(yùn)動(dòng)副發(fā)生了自鎖。例5-6 手搖螺旋千斤頂當(dāng)v時(shí)，其螺旋副發(fā)生自鎖，則此機(jī)械也必將發(fā)生自鎖，(2) 從生產(chǎn)阻力G0的條件來(lái)確定 當(dāng)機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)，無(wú)論驅(qū)動(dòng)力如何增大，機(jī)械不能運(yùn)動(dòng)，這時(shí)能克服的生產(chǎn)阻力G0。支座1螺桿2托盤3重物4螺母5螺旋副手把6FGG螺旋副機(jī)械的自鎖(4/7)共十九頁(yè)例5-7 手搖螺旋(luxun)千斤頂自鎖要求(yoqi)M0，即 tan(v) 0故此

11、千斤頂自鎖條件為 v 。 G0 意味著只有阻抗力反向變?yōu)轵?qū)動(dòng)力后，才能使機(jī)械運(yùn)動(dòng)，此時(shí)機(jī)械已發(fā)生自鎖。支座1螺桿2托盤3重物4螺母5螺旋副手把6FGGM反行程：驅(qū)動(dòng)力為G，阻抗力矩為M ，機(jī)構(gòu)的自鎖(5/7)M Gd2tan(v)/2則共十九頁(yè)（3）從效率 0的條件(tiojin)來(lái)確定 當(dāng)機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)，無(wú)論驅(qū)動(dòng)力如何增大(zn d)，其驅(qū)動(dòng)力所作的功Wd總是不足以克服其引起的最大損失功Wf， 1Wf /Wd 0 故 例5-8 手搖螺旋千斤頂其反行程的效率為 G0/G = tan(v) /tan令0，則得此自鎖條件為 v 。（4）從自鎖的概念或定義的角度來(lái)確定 當(dāng)生產(chǎn)阻力G 一定時(shí)，驅(qū)動(dòng)力F

12、任意增大，即F，或驅(qū)動(dòng)力F的有效分力Ft總是小于等于其本身所能引起的最大摩擦力，即Ft Ffmax此時(shí)，機(jī)械將發(fā)生自鎖。機(jī)構(gòu)的自鎖(6/7)共十九頁(yè)例5-9 手搖螺旋(luxun)千斤頂其反行程(xngchng)驅(qū)動(dòng)力與阻抗力矩的關(guān)系為M /G = d2tan( v)/2當(dāng)M一定，G 時(shí)，則 tan( v)0又因機(jī)械自鎖時(shí)，其摩擦力一方應(yīng)大于或等于驅(qū)動(dòng)力一方，舉例：機(jī)構(gòu)的自鎖(7/7)例5-10 斜面壓榨機(jī)例5-11 偏心夾具例5-12 凸輪機(jī)構(gòu)的推桿故知其自鎖的條件為 v。即 v共十九頁(yè)內(nèi)容摘要返回。因其反行程實(shí)際驅(qū)動(dòng)力為GF/tan()，理想驅(qū)動(dòng)力為?，F(xiàn)求：及 。機(jī)械效率的確定除了用計(jì)算法外，更常用實(shí)驗(yàn)法來(lái)測(cè)定，。從而確定出從動(dòng)軸上的力矩M從，。M從FtR(QG)R。從M從/(主M主