機械原理第5章機械的效率和自鎖

機械在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段恒有:比值Wr/Wd反映了驅(qū)動功的有效利用程度，稱為機械效率η＝Wr/Wd用功率表示：η＝Nr/Nd用力的比值表示η：

分析：η總是小于

1，當(dāng)Wf

增加時將導(dǎo)致η下降。η＝Nr/Nd對理想機械，有理想驅(qū)動力P0設(shè)計機械時，盡量減少摩擦損失，措施有：η0＝Nr/Nd=

Q

vQ

/P0vp代入得:η＝P0vp/Pvp＝P0/P用力矩表示：η＝Md0

/MdWd=Wr+Wfb)考慮潤滑c)合理選材PvpvQQ機械＝1－Wf/Wd

＝(Wd－Wf)/Wd＝(Nd－Nf)/Nd＝1－Nf/Nd

=

Q

vQ/P

vp＝1P0

a)用滾動代替滑動第五章機械的效率和自鎖第一節(jié)機械的效率結(jié)論：計算螺旋副的效率：擰緊：

理想機械：M0＝d2Qtg(α

)/2

η＝M0/M擰松時，驅(qū)動力為Q，M’為阻力矩，則有：實際驅(qū)動力：

Q=2M’/d2tg(α-φv)理想驅(qū)動力：

Q0=2M’/d2tg(α)∴η’＝Q0/Q

以上為計算方法，工程上更多地是用實驗法測定η

，下表列出由實驗所得簡單傳動機構(gòu)和運動副的機械效率＝tg(α)/tg(α＋φv)＝tg(α-φv)/tg(α

)PvpvQQ機械Q0表簡單傳動機械和運動副的效率名稱傳動形式效率值備注圓柱齒輪傳動6~7級精度齒輪傳動0.98~0.99

良好跑合、稀油潤滑8級精度齒輪傳動0.97

稀油潤滑

9級精度齒輪傳動0.96

稀油潤滑

切制齒、開式齒輪傳動0.94~0.96

干油潤滑

鑄造齒、開式齒輪傳動0.9~0.93圓錐齒輪傳動6~7級精度齒輪傳動0.97~0.98

良好跑合、稀油潤滑

8級精度齒輪傳動0.94~0.97

稀油潤滑切制齒、開式齒輪傳動0.92~0.95

干油潤滑

鑄造齒、開式齒輪傳動0.88~0.92蝸桿傳動自鎖蝸桿0.40~0.45單頭蝸桿0.70~0.75雙頭蝸桿0.75~0.82

潤滑良好三頭、四頭蝸桿0.80~0.92圓弧面蝸桿0.85~0.95續(xù)表簡單傳動機械和運動副的效率名稱傳動形式效率值備注帶傳動平型帶傳動0.90~0.98滑動軸承球軸承0.99

稀油潤滑

滾子軸承0.98

稀油潤滑

滑動螺旋0.30~0.80滾動螺旋0.85~0.95V型帶傳動0.94~0.96套筒滾子鏈0.96無聲鏈0.97鏈傳動平摩擦輪傳動0.85~0.92摩擦輪傳動潤滑良好槽摩擦輪傳動0.88~0.900.94

潤滑不良0.97

潤滑正常0.99

液體潤滑滾動軸承螺旋傳動復(fù)雜機械的機械效率計算方法：1.)串聯(lián)：2.)并聯(lián)總效率η不僅與各機器的效率ηi有關(guān)，而且與傳遞的功率Ni有關(guān)。設(shè)各機器中效率最高最低者分別為ηmax和ηmin

則有：NdNkN1N2Nk-112kN1N2NkN’1N’2N’k12kNdNrηmin<η<ηmaxN1N2N’d2N”d2N”d3N’d3N’rN”r123‘3“4‘4“3.)混聯(lián)先分別計算，合成后按串聯(lián)或并聯(lián)計算。NdNkN1N2N’d2N”d2N”d3N’d3N’rN”r123‘3“4‘4“N1N2N’d2N”d2N”d3N’d3N’rN”r123‘3“4‘4“NdNrN”rN’r串聯(lián)計算NdNk并聯(lián)計算串聯(lián)計算

自鎖的工程意義設(shè)計新機械時，應(yīng)避免在運動方向出現(xiàn)自鎖，而有些機械要利用自鎖進行工作。第二節(jié)機械的自鎖

無論P多大，滑塊在P的作用下不可能運動－發(fā)生自鎖。

當(dāng)驅(qū)動力的作用線落在摩擦角（錐）內(nèi)時，則機械發(fā)生自鎖。12法向分力：

Pn=Pcosβ

水平分力：Pt=Psinβ正壓力：

N21=Pn

最大摩擦力：Fmax=fN21當(dāng)β≤φ時,恒有：分析平面移動副在驅(qū)動力P作用的運動情況：

PtN21PnPβ

Pt≤Fmax=Pntgβ

=PntgφφF21R2112對僅受單力P作用的回轉(zhuǎn)運動副最大摩擦力矩為：Mf=Rρ當(dāng)力P的作用線穿過摩擦圓(a<ρ)時，發(fā)生自鎖。aPR＝Pρ

M=P·

a產(chǎn)生的力矩為：ODAB123應(yīng)用實例：圖示鉆夾具在P力加緊，去掉P后要求不能松開，即反行程具有自鎖性，由此可求出夾具各參數(shù)的幾何條件為：在直角△ABC中有：在直角△OEA中有：該夾具反行程具有自鎖條件為：s-s1≤ρ

esin(δ－φ)－(Dsinφ)/2≤ρ

s=OE

s1=ACss1ePφδR23EC若總反力R23穿過摩擦圓--發(fā)生自鎖=(Dsinφ)/2

=esin(δ－φ)

φACBEOδ-φ

當(dāng)機械出現(xiàn)自鎖時，無論驅(qū)動力多大，都不能運動，從能量的觀點來看，就是驅(qū)動力所做的功永遠(yuǎn)≤由其引起的摩擦力所做的功。即：設(shè)計機械時，上式可用于判斷是否自鎖及出現(xiàn)自鎖條件。說明：

η≤0時，機械已不能動，外力根本不做功，η已失去一般效率的意義。僅表明機械自鎖的程度。且η越小表明自鎖越可靠。

上式意味著只有當(dāng)生產(chǎn)阻力反向而稱為驅(qū)動力之后，才能使機械運動。上式可用于判斷是否自鎖及出現(xiàn)自鎖條件。

η≤0η＝Q0/Q≤0＝>Q≤0

舉例：(1)螺旋千斤頂,螺旋副反行程(擰松)的機械效率為：≤0得自鎖條件：tg(α-φv)≤0，η’＝tg(α-φv)/tg(α)α≤φvφv=8.7°f=0.15(2)斜面壓榨機(設(shè)計參數(shù)，使其具有自鎖性）力多邊形中，根據(jù)正弦定律得：Pα132R32R13QR12Q=R23cos(α-2φ)/cosφQR13R23PR12R3290°+φ90°-α+2φα-φ90°-(α-φ)α-2φ90°-φv32R23R13+

R23+

Q=0大?。海?？√方向：√√√R32+

R12+

P=0大小：√

？？方向：√√