第三章 平面機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析

第三章平面機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析3.1機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法3.2運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定3.3平面機(jī)構(gòu)的靜例分析3.4構(gòu)件慣性力的確定3.5不考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析3.6機(jī)械的效率和自鎖3.1機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法力分析的必要性：▲作用在機(jī)械上的力是影響機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能的主要因素；▲是決定構(gòu)件尺寸和結(jié)構(gòu)形狀的重要依據(jù)。3.1.1作用在構(gòu)件上的力1.驅(qū)動(dòng)力（驅(qū)動(dòng)力矩）驅(qū)使機(jī)械運(yùn)動(dòng)，其方向與力的作用點(diǎn)速度之間的夾角為銳角，所作功為正功。

2.阻力：有效阻力——機(jī)械在生產(chǎn)過(guò)程中為了改變工作物的外形、位置或狀態(tài)所受到的阻力，克服了阻力就完成了有效的工作。如車(chē)削阻力、起重力等。有害阻力——機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程受到的非生產(chǎn)阻力，克服了這類(lèi)阻力所作的功純粹是浪費(fèi)能量。如摩擦力、介質(zhì)阻力等。

4.重力

——重心下降作正功，重心上升作負(fù)功

5.慣性力——加在變速運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上的假想力。

3.運(yùn)動(dòng)副反力——運(yùn)動(dòng)副中的反力（構(gòu)件間的互相作用力）

3.1.2機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法1.機(jī)構(gòu)力分析的目的1）確定運(yùn)動(dòng)副中的反力（運(yùn)動(dòng)副元素接觸處的正壓力與摩擦力的合力

）為進(jìn)一步研究構(gòu)件強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)副中的摩擦、磨損、機(jī)械效率、機(jī)械動(dòng)力性能等作準(zhǔn)備。2）確定為了使機(jī)構(gòu)原動(dòng)件按給定規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)需加于機(jī)械上的平衡力（機(jī)械在已知外力作用下，為了使機(jī)械按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)所必需添加的未知外力）。目的是已知生產(chǎn)負(fù)荷確定原動(dòng)機(jī)的最小功率；或由原動(dòng)機(jī)的功率來(lái)確定所能克服的最大生產(chǎn)阻力。2.機(jī)構(gòu)力分析的方法1）對(duì)于低速度機(jī)械：采用靜力分析方法；2）對(duì)于高速及重型機(jī)械：一般采用動(dòng)態(tài)靜力分析法。概述：摩擦產(chǎn)生源－運(yùn)動(dòng)副元素之間相對(duì)滑動(dòng)。摩擦的缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：研究目的：減少不利影響，發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)。發(fā)熱↑效率↓磨損↑→強(qiáng)度↓→精度↓→壽命↓利用摩擦完成有用的工作：如摩擦傳動(dòng)（皮帶、摩擦輪）、離合器(摩托車(chē))、制動(dòng)器（剎車(chē)）?！鷿?rùn)滑惡化→卡死。低副－產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力

高副－滑動(dòng)兼滾動(dòng)摩擦力。運(yùn)動(dòng)副中摩擦的類(lèi)型：3.2運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定（1）摩擦力的確定移動(dòng)副中滑塊在力F

的作用下右移時(shí),所受的摩擦力為Ff21

=fFN21式中f為

摩擦系數(shù)。FN21

的大小與摩擦面的幾何形狀有關(guān)：1）平面接觸:FN21

=G，2）槽面接觸:FN21=G/sinθ3.2.1移動(dòng)副中摩擦力的確定θθGFN212FN212GFN2112GFN21Fv123）半圓柱面接觸:FN21=kG，（k=1~π/2）摩擦力計(jì)算的通式:Ff21=fNN21

=fvG

其中,fv

稱(chēng)為當(dāng)量摩擦系數(shù),其取值為:平面接觸:

fv

=f；槽面接觸:fv=f/sinθ；半圓柱面接觸:

fv=kf，（k=1~π/2）。

說(shuō)明引入當(dāng)量摩擦系數(shù)后,使不同接觸形狀的移動(dòng)副中的摩擦力計(jì)算的大小比較大為簡(jiǎn)化。因而也是工程中簡(jiǎn)化處理問(wèn)題的一種重要方法。G（2）總反力方向的確定

運(yùn)動(dòng)副中的法向反力與摩擦力的合力FR21稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)副中的總反力，總反力與法向力之間的夾角φ，稱(chēng)為摩擦角，即總反力方向的確定方法：1）FR21偏斜于法向反力一摩擦角φ；2）其偏斜的方向應(yīng)與相對(duì)速度v12的方向相反。FR21Ff21FN21FGv1212φφ＝arctanfa)求使滑塊沿斜面等速上行所需水平力Fb)求使滑塊沿斜面等速下滑所需水平力F’作圖作圖若α>φ，則F’為阻力;根據(jù)平衡條件：F+R+Q=0

大?。海?？√方向：√√√12QαRNF21nnvFRFQ得：

F=Qtg(α+φ)

12QαNF21nnvF’R’QF’R’αφα-φαφα+φ根據(jù)平衡條件：F’+R’+Q=0若α<φ，則F’方向相反，為驅(qū)動(dòng)力得：

F’=Qtg(α-φ)大?。?？？√方向：√√√斜面滑塊驅(qū)動(dòng)力的確定螺旋副中的摩擦螺紋的牙型有：矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15o30o3o30o螺紋的用途：傳遞動(dòng)力或連接從摩擦的性質(zhì)可分為：矩形螺紋和三角形螺紋螺紋的旋向：右旋左旋1、矩形螺紋螺旋中的摩擦式中l(wèi)－導(dǎo)程，z－螺紋頭數(shù)，p－螺距螺旋副的摩擦轉(zhuǎn)化為=>斜面摩擦擰緊時(shí)直接引用斜面摩擦的結(jié)論有：假定載荷集中在中徑d2

圓柱面內(nèi)，展開(kāi)斜面其升角為：d1d3d2Qπd2lQF

tgαα螺紋的擰松－螺母在F和Q的聯(lián)合作用下，順著Q等速向下運(yùn)動(dòng)。v螺紋的擰緊－螺母在F和Q的聯(lián)合作用下，逆著Q等速向上運(yùn)動(dòng)。v=l/πd2=zp/πd2F－螺紋擰緊時(shí)必須施加在中徑處的圓周力，所產(chǎn)生的擰緊所需力矩M為：擰松時(shí)直接引用斜面摩擦的結(jié)論有：F’－螺紋擰松時(shí)必須施加在中徑處的圓周力，所產(chǎn)生的擰松所需力矩M’為：若α>φ，則M’為正值，其方向與螺母運(yùn)動(dòng)方向相反，是阻力；若α<φ，則M’為負(fù)值，方向相反，其方向與預(yù)先假定的方向相反，而與螺母運(yùn)動(dòng)方向相同，成為放松螺母所需外加的驅(qū)動(dòng)力矩。FMfd22、三角形螺紋螺旋中的摩擦矩形螺紋――忽略升角影響時(shí)，△N近似垂直向上,比較可得：∑△N△cosβ＝Q＝∑△N引入當(dāng)量摩擦系數(shù):fv=f/cosβββ△N△N△N△NQQ三角形螺紋擰緊：擰松：∑△N△cosβ＝Q，β－牙形半角ββ∑△N＝Q當(dāng)量摩擦角:

φv＝

arctg

fv可直接引用矩形螺紋的結(jié)論：∑△N△＝∑△N/cosβr具體軸頸其ρ為定值，故可作摩擦圓，ρ稱(chēng)為摩擦圓半徑。3.2.2轉(zhuǎn)動(dòng)副中摩擦力的確定1

軸頸的摩擦（1）摩擦力矩的確定轉(zhuǎn)動(dòng)副中摩擦力Ff21對(duì)軸頸的摩擦力矩為：Mf

=Ff21r=fv

Gr

軸頸2對(duì)軸頸1的作用力也用總反力FR21

來(lái)表示,則FR21=-G,故Mf=fvGr=FR21ρ式中ρ=fv

r,GMdω12MfFR21FN21Ff21ρρFf21=fvGfv=(1～π/2)（2）總反力方向的確定1）根據(jù)力的平衡條件，確定不計(jì)摩擦?xí)r總反力的方向；2）計(jì)摩擦?xí)r的總反力應(yīng)與摩擦圓相切；3）總反力FR21

對(duì)軸心之矩的方向必與軸頸1相對(duì)軸承2的相對(duì)角速度的方向相反。結(jié)論:只要軸頸相對(duì)軸承運(yùn)動(dòng)，軸承對(duì)軸頸的總反力FR21將始終切于摩擦圓，且與G大小相等，方向相反。運(yùn)動(dòng)副總反力判定準(zhǔn)則1、由力平衡條件，初步確定總反力方向（受拉或壓）2、對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)副有：R21恒切于摩擦圓3、對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)副有：Mf

的方向與ω12相反ω12MrPω21例1：圖示機(jī)構(gòu)中，已知驅(qū)動(dòng)力P和阻力Mr和摩擦圓半徑ρ，畫(huà)出各運(yùn)動(dòng)副總反力的作用線(xiàn)。ω23R12R32R4390°+φR23R21R41v34PMr對(duì)于移動(dòng)副有：R21恒切于摩擦錐對(duì)于移動(dòng)副有：∠R21V12＝(90°+φ)213ABC4解題步驟小結(jié)：

①?gòu)亩U入手，初步判斷桿2受拉。

②由γ、β增大或變小來(lái)判斷各構(gòu)件的相對(duì)角速度。

③依據(jù)總反力判定準(zhǔn)則得出R12和R32切于摩擦圓的內(nèi)公切線(xiàn)。

④由力偶平衡條件確定構(gòu)件1的總反力。

⑤由三力平衡條件（交于一點(diǎn)）得出構(gòu)件3的總反力。

例2：圖示機(jī)構(gòu)中，已知工作阻力Q和摩擦圓半徑ρ

畫(huà)出各運(yùn)動(dòng)副總反力的作用線(xiàn)并求驅(qū)動(dòng)力矩MdABCD1234Mdω14ω21ω23Qγβ

R12R32R21MdR41R23R43ω14Qω43ω43R43R43+

R23+

Q=0R23=Q(cb/ab)QbaR23c大?。?？？√方向：√√√從圖上量得：

Md＝Q(cb/ab)×l’l’R21=-R23

2.軸端的摩擦取環(huán)形微面積ds=2πρdρ，設(shè)ds上的壓強(qiáng)p為常數(shù)，則其正壓力dFN=pds，摩擦力dFf=fdFN=fρds，故其摩擦力矩dMf為dMf=ρdFf=ρfpds軸用以承受軸向力的部分稱(chēng)為軸端。當(dāng)軸端1在止推軸承2上旋轉(zhuǎn)時(shí)，接觸面間也將產(chǎn)生摩擦力。其摩擦力矩的大小確定如下：軸端接觸面2r2RGMω12MfdρρrRω

極易壓潰，故軸端常作成空心的。

而較符合實(shí)際的假設(shè)是軸端與軸承接觸面間處處等磨損，即近似符合pρ＝常數(shù)的規(guī)律。

對(duì)于新制成的軸端和軸承，或很少相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軸端和軸承，1）新軸端各接觸面壓強(qiáng)處處相等,即p=G/[π(R2-r2)]=常數(shù)，2）跑合軸端=fG(R+r)/2根據(jù)

pρ=常數(shù)的關(guān)系知，在軸端中心部分的壓強(qiáng)非常大，Mf=fG(R3-r3)/(R2-r2),則32軸端經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的工作后，稱(chēng)為跑合軸端。此時(shí)軸端和軸承接觸面各處的壓強(qiáng)已不能再假定為處處相等。Mf=2πf∫r

(pρ)ρdρR則總摩擦力矩Mf為

Mf=∫rρfpds=2πf∫r

pρ2dρR

R3．平面副中摩擦力的確定

平面高副兩元素之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)通常是滾動(dòng)兼滑動(dòng)，故有滾動(dòng)摩擦力和滑動(dòng)摩擦力；因滾動(dòng)摩擦力一般較小，機(jī)構(gòu)力分析時(shí)通常只考慮滑動(dòng)摩擦力。平面高副中摩擦力的確定，其總反力方向的確定為：1）總反力FR21的方向與法向反力偏斜一摩擦角；2）偏斜方向應(yīng)與構(gòu)件1相對(duì)構(gòu)件2的相對(duì)速度v12的方向相反。通常是將摩擦力和法向反力合成一總反力來(lái)研究。ttnnV12ω12MfFf21FN21FR21φ3.3平面機(jī)構(gòu)的靜力分析3.3.1構(gòu)件組的靜定條件

已知：作用點(diǎn)：鉸鏈中心方向：⊥導(dǎo)路方向：公法線(xiàn)方向作用點(diǎn)：接觸點(diǎn)未知：大小，方向大小，作用點(diǎn)大小１．靜定條件：注：滿(mǎn)足靜定條件時(shí)，構(gòu)件組中所有力未知要素都可由力平衡方程求出能列出的獨(dú)立力平衡方程數(shù)等于所有力的未知要素?cái)?shù)。

1）靜定構(gòu)件組：滿(mǎn)足靜定條件的構(gòu)件組

2）桿組：不可再分的、自由度等于零的構(gòu)件組。桿組滿(mǎn)足：3n－2PL=0n—桿組中的構(gòu)件數(shù)，PL—桿組中的低副數(shù)∵每個(gè)構(gòu)件可列出三個(gè)獨(dú)立的力平衡方程，而每個(gè)低副含有個(gè)未知力要素∴含n個(gè)構(gòu)件，PL個(gè)低副的構(gòu)件組要靜定，必須滿(mǎn)足：

3n－2PL=0３）結(jié)論：桿組總是靜定的（∵桿組滿(mǎn)足上述靜定條件）２．靜定構(gòu)件組：

與機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件上的已知外力和慣性力相平衡的待求外力（或外力矩）。

３．平衡力（或平衡力矩）：3.3.2不考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)的靜力分析①進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，求出慣性力，把慣性力作為外力加在構(gòu)件上②根據(jù)靜定條件把機(jī)構(gòu)分成若干基本桿組③由離平衡力作用構(gòu)件（原動(dòng)件）最遠(yuǎn)的構(gòu)件或者未知力最少的構(gòu)件開(kāi)始諸次列靜平衡方程分析機(jī)構(gòu)靜力分析的步驟：例題：3.23.3.3考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)的靜力分析例題：3.33.4構(gòu)件慣性力的確定1、作平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件

一個(gè)剛體（構(gòu)件）是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)系，對(duì)應(yīng)的慣性力形成一個(gè)慣性力系。對(duì)于作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)而且具有平行于運(yùn)動(dòng)平面的對(duì)稱(chēng)面的剛體，其慣性力系可簡(jiǎn)化為一個(gè)作用在質(zhì)心S上的慣性力和一個(gè)慣性力偶。θ1231aS2PI2MI2P’I2hS2

如圖機(jī)構(gòu)中的連桿2，作用在質(zhì)點(diǎn)系質(zhì)心S上的慣性力和慣性力偶分別為：PI2=-m2aS2MI2=-JS2ε2

將PI2和MI2合成一個(gè)不作用在質(zhì)心的總慣性力P’I2

，其作用線(xiàn)離質(zhì)心S距離為：h=MI2/PI2

，力矩與ε2相反。如圖機(jī)構(gòu)中的滑塊3，作用在質(zhì)心S上的慣性力為：

對(duì)于作平面移動(dòng)的構(gòu)件，由于沒(méi)有角加速度，其慣性力系可簡(jiǎn)化為一個(gè)作用在質(zhì)心S上的慣性力。θ1PI3=-m3aS32、作平面移動(dòng)的構(gòu)件231S3aS3PI3①繞不通過(guò)質(zhì)心的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件（如凸輪等），慣性力系為一作用在質(zhì)心的慣性力和慣性力偶矩：②繞通過(guò)質(zhì)心的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件（飛輪等），因其質(zhì)心加速度為零，因此慣性力系僅有慣性力偶矩：

對(duì)于作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件（如圖機(jī)構(gòu)中的曲柄桿1），其慣性力系的簡(jiǎn)化有以下兩種情況：MI1=-JS1ε1PI1=-m1aS1

將PI1和MI1合成一個(gè)不作用在質(zhì)心的總慣性力P’I1

，其作用線(xiàn)離質(zhì)心S距離為：h=MI1/PI1

，矩與ε1相反。3、作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件231S1aS1ε1PI1MI1P’I1hMI1=-JS1ε14、繞非質(zhì)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件a、等速轉(zhuǎn)動(dòng)Fi=-mansMi=0b、變速轉(zhuǎn)動(dòng)Fi=-masMi=-Jsα慣性力和慣性力矩合成為Fi′移動(dòng)的距離h=Mi/FiD1Q2

如圖往復(fù)運(yùn)輸機(jī)，已知各構(gòu)件的尺寸，連桿2的重量Q2（其質(zhì)心S2在桿2的中點(diǎn)），連桿2繞質(zhì)心S2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JS2，滑塊5的重量Q5（其質(zhì)心S5在F處），而其它構(gòu)件的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都忽略不計(jì)，又設(shè)原動(dòng)件以等角速度W1回轉(zhuǎn)，作用在滑塊5上的生產(chǎn)阻力為Pr。求：在圖示位置時(shí)，各運(yùn)動(dòng)副中的反力，以及為了維持機(jī)構(gòu)按已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)加在遠(yuǎn)動(dòng)件1上G點(diǎn)處沿x-x方向的平衡力Pb。ABCEF23456S2Q5PrW1S5xxG3.5不考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析ABCDEF123456Q2S2Q5PrW1S5xxG1、對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析

用選定的長(zhǎng)度比例尺Ul、速度比例尺UV和加速度比例尺Ua，作出機(jī)構(gòu)的速度多邊形和加速度多邊形。P(a,d)bcefb’n2’c’n3’e’n4’f’P’(a’,d’)ABCDEF123456Q2S2Q5PrW1S5xxG2、確定各構(gòu)件的慣性力和慣性力偶矩①作用在連桿2上的慣性力及慣性力偶矩為：P(a,d)bcefb’n2’c’n3’e’n4’f’P’(a’,d’)PI2=m2aS2=(Q2/g)Uap’s’MI2=JS2ε2=JS2aCB/l2=JS2Uan2’c’/l2將PI2和MI2合成一個(gè)總慣性力，其作用線(xiàn)離質(zhì)心h=MI2/PI2

，矩a2與相反。hPI2②作用在滑塊5上的慣性力為：PI5=m5aS5=(Q5/g)Uap’f’方向與aS5方向相反PI5S’3ABCDEF123456Q2S2Q5PrW1S5xxG3、把慣性力加在構(gòu)件上并拆分基本桿組進(jìn)行分析hPI2PI5234516Ⅱ級(jí)基本桿組Ⅱ級(jí)基本桿組①把機(jī)構(gòu)分成機(jī)架、原動(dòng)件和若干基本桿組ABCDEF123456Q2S2Q5PrW1S5xxGhPI2PI545②對(duì)基本桿組進(jìn)行力分析R34R54Q5PI5PrR45R65觀察此基本桿組，構(gòu)件4是二力構(gòu)件：R34=—

R54=R45平面內(nèi)的一個(gè)剛體只受兩個(gè)力作用時(shí)，這兩個(gè)力必然大小相等方向相反，且作用在同一條直線(xiàn)上。研究滑塊5的力平衡：RI5Q5PrR65R45=0++++取力比例尺并作圖求解！Q5PrPI5R65R45abcdeR65=uFdeR45=uFea可得：1GAB6W1xx②對(duì)基本桿組進(jìn)行力分析R43

觀察2-3基本桿組，R12可分為BC方向的分力R12n和與BC方向垂直的分力

R12t，R63可分為CD方向的分力R63n和與CD方向垂直的分力

R63t研究桿組的力平衡：Q5PrPI5R65R45CE23Q2S2hPI2DR12nR12tR63nR63t2和3構(gòu)件對(duì)C點(diǎn)取矩∑mc=0可得R12t和R63t取矩合力為零力R63tQ2PI2R12nR63n=0++++R12t++R43可得R12,R63,R23PI2abcdefQ2gh-R63tkR12R63R23R43R63=0++R23R431GAB6W1xx③對(duì)原動(dòng)件進(jìn)行力分析，得到平衡力

分析原動(dòng)件，只受三個(gè)力作用：Pb、R21和R61和是典型的三力構(gòu)件研究原動(dòng)件的力平衡：Q5PrPI5R65R45R21R63n可得Pb,R61PI2abcdefQ2gh-R63tkR12R63PbR21R61=0++R23R43一個(gè)剛體只受平面內(nèi)三個(gè)力作用時(shí)，這三個(gè)力必然相匯交于一點(diǎn)。PbR61R61Pb3.6機(jī)械的效率和自鎖機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所有作用在機(jī)械上的力都要做功，由能量守恒定律知：3.6.1機(jī)械的效率1、動(dòng)能方程

Wd―Wr―Wf±WG=E－E0驅(qū)動(dòng)功有效功有害功重力功動(dòng)能增量ωm

tω

穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)2、機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)

Wd―Wr―Wf±WG=E－0>0b)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段輸入功大于有害功之和在一個(gè)循環(huán)內(nèi)：Wd―Wr―Wf=E－E0＝0,②勻速穩(wěn)定階段ω＝常數(shù)，任意時(shí)刻：

a)啟動(dòng)階段速度0→ω,動(dòng)能0→E①變速穩(wěn)定階段ω在ωm上下周期波動(dòng),

ω(t)=ω(t+Tp)WG=0,△E=0→

Wd=Wr+Wf

Wd―Wr―Wf=E－E0＝0，Wd=Wr＋Wfc)停車(chē)階段ω→0

二、機(jī)械的效率機(jī)械在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段恒有:比值Wr/Wd反映了驅(qū)動(dòng)功的有效利用程度，稱(chēng)為機(jī)械效率η＝Wr/Wd用功率表示：η＝Nr/Nd分析：η總是小于

1，當(dāng)Wf

增加時(shí)將導(dǎo)致η下降。ωm

tω

穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)停止啟動(dòng)Wd―Wr―Wf±WG=E－E0<0Wd=Wr+WfPvpvQQ機(jī)械＝1－Wf/Wd

＝(Wd－Wf)/Wd＝(Nd－Nf)/Nd＝1－Nf/Nd

P0用力的比值表示η：

η＝Nr/Nd對(duì)理想機(jī)械，有理想驅(qū)動(dòng)力P0設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，盡量減少摩擦損失，措施有：η0＝Nr/Nd=

Q

vQ

/P0vp代入得:η＝P0vp/Pvp＝P0/Pb)考慮潤(rùn)滑c)合理選材=

Q

vQ/P

vp＝1

a)用滾動(dòng)代替滑動(dòng)用力矩表示：η＝Md0

/Md同理：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力P一定時(shí)，理想工作阻力Q0為：Q0vQ

/Pvp＝1得：η＝Qvp/Q0vp＝Q/Q0用力矩來(lái)表示有：η＝M

Q/MQ0結(jié)論：計(jì)算螺旋副的效率：擰緊：

理想機(jī)械：M0＝d2Qtg(α

)/2

η＝M0/M擰松時(shí)，驅(qū)動(dòng)力為Q，M’為阻力矩，則有：實(shí)際驅(qū)動(dòng)力：

Q=2M’/d2tg(α-φv)理想驅(qū)動(dòng)力：

Q0=2M’/d2tg(α)∴η’＝Q0/Q

以上為計(jì)算方法，工程上更多地是用實(shí)驗(yàn)法測(cè)定η

，下表列出由實(shí)驗(yàn)所得簡(jiǎn)單傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)副的機(jī)械效率＝tg(α)/tg(α＋φv)＝tg(α-φv)/tg(α

)PvpvQQ機(jī)械Q0表簡(jiǎn)單傳動(dòng)機(jī)械和運(yùn)動(dòng)副的效率名稱(chēng)傳動(dòng)形式效率值備注圓柱齒輪傳動(dòng)6~7級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.98~0.99良好跑合、稀油潤(rùn)滑8級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.97稀油潤(rùn)滑

9級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.96稀油潤(rùn)滑

切制齒、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)0.94~0.96干油潤(rùn)滑

鑄造齒、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)0.9~0.93圓錐齒輪傳動(dòng)6~7級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.97~0.98良好跑合、稀油潤(rùn)滑

8級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.94~0.97稀油潤(rùn)滑切制齒、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)0.92~0.95干油潤(rùn)滑

鑄造齒、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)0.88~0.92蝸桿傳動(dòng)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(rùn)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(jiǎn)單傳動(dòng)機(jī)械和運(yùn)動(dòng)副的效率名稱(chēng)傳動(dòng)形式效率值備注帶傳動(dòng)平型帶傳動(dòng)0.90~0.98滑動(dòng)軸承球軸承0.99稀油潤(rùn)滑

滾子軸承0.98稀油潤(rùn)滑

滑動(dòng)螺旋0.30~0.80滾動(dòng)螺旋0.85~0.95V型帶傳動(dòng)0.94~0.96套筒滾子鏈0.96無(wú)聲鏈0.97鏈傳動(dòng)平摩擦輪傳動(dòng)0.85~0.92摩擦輪傳動(dòng)潤(rùn)滑良好槽摩擦輪傳動(dòng)0.88~0.900.94潤(rùn)滑不良0.97潤(rùn)滑正常0.99液體潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承螺旋傳動(dòng)復(fù)雜機(jī)械的機(jī)械效率計(jì)算方法：1.)串聯(lián)：2.)并聯(lián)總效率η不僅與各機(jī)器的效率ηi有關(guān)，而且與傳遞的功率Ni有關(guān)。設(shè)各機(jī)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(jì)算，合成后按串聯(lián)或并聯(lián)計(jì)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(jì)算NdNk并聯(lián)計(jì)算串聯(lián)計(jì)算3.6.2機(jī)械的自鎖

無(wú)論P(yáng)多大，滑塊在P的作用下不可能運(yùn)動(dòng)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(shí),恒有：分析平面移動(dòng)副在驅(qū)動(dòng)力P作用的運(yùn)動(dòng)情況：

Pt≤Fmax=

Pntgβ

=Pntgφ－發(fā)生自鎖。