第十一章機器的機械效率

第十一章機器的機械效率§11-1機器的運動和功能關(guān)系機器運動的全周期：開始－－停止運動所經(jīng)歷的時間間隔(1)起動時期E>E0(2)穩(wěn)定運動時期(3)停車時期E<E02、機械運轉(zhuǎn)的三個階段機械運轉(zhuǎn)的三個階段（1）起動階段

Wd>Wr驅(qū)動功大于阻抗功?E>0(積蓄的功能)

ω由0→ωm平均角速度 一般機器在空載下起動1)減少驅(qū)動力2)縮短啟動時間車床、刨床啟動都是這樣。機械運轉(zhuǎn)的三個階段（2）穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段主要特點是Wd＝Wr+Wf即驅(qū)動功等于阻抗功在某一瞬時Wd>Wr+Wf

ω>ωm

Wd<Wr+Wf

ω<ωm周期性變速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)：如刨床,沖床切削或沖裁工件時速度就小一些,其他時間速度大一些,而平均角速度ωm＝C勻速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)：如車削工件,磨削外圓,主軸基本上是勻速的.此時ω＝C沒有速度波動.機械運轉(zhuǎn)的三個階段（3）停車階段

Wd=0啟動階段積蓄起來的動能克服摩擦力做功.有時采用制動裝置.如剎車.§11-2機器的機械效率和自鎖一、機器的機械效率效率功計算：功率計算：若在無有害力，則(1)串聯(lián)串聯(lián)形式機組的效率只與各個機器的效率有關(guān)，為各個機器效率的連乘積只要有一個機器的效率很低，機組的效率就極低串聯(lián)的機器越多機組的效率就越低(ηi<1)η=η1η2…...ηk(2)并聯(lián)并聯(lián)形式

η=（η1P1+…...+ηkPk）/（P1+……+Pk）機組的效率不僅與各個機器的效率有關(guān)，還與各個機器傳遞的功率有關(guān)機組的效率介于機器的最大效率和最小效率之間傳遞功率大的機器若其效率也高，機組的效率就高，故應著重提高大功率機器的效率(3)混聯(lián)參見題例11-23、機器的自鎖1、機器的正行程和反行程

正行程：

驅(qū)動力作用在原動件時，運動從原動件向從動件傳遞過程

反行程:

將正行程的生產(chǎn)阻力作為驅(qū)動力，運動從從動件→原動件正、反行程的原動件和從動件正好對調(diào)原動件和從動件是同一構(gòu)件的簡單機器，該構(gòu)件向某一指定方向運動時為正行程，向相反方向運動時為反行程2、機器的自鎖自鎖的條件：

若

（1）若機器原來就在運動，那它仍能運動，但此時機器不作任何有用的功，機器的這種運動稱空轉(zhuǎn)。

在機器的某一行程中，無論驅(qū)動力多大，機器都不會運動，這種現(xiàn)象就叫做機器的自鎖?！擀?Wr∕Wd=（Wd－Wf）∕Wd∴若驅(qū)動力小于摩擦力所做的功，則Wf∕Wd>1

（2）若機器原來就不動，無論驅(qū)動力為多大，它所作的功（輸入功）總是剛好等于摩擦阻力所作的功，沒有多余的功可以變成機器的功能，∴機器總不能運動，即發(fā)生自鎖若

機器必定發(fā)生自鎖。綜合兩種情況，機器自鎖條件：

有條件的自鎖

3、正行程η≠反行程η’

①

表示正、反行程時機器都能運動②

反行程發(fā)生自鎖

自鎖機構(gòu)：凡是機器反行程自鎖的機構(gòu)

機器自鎖小結(jié)自鎖定義：

由于摩擦的存在，機械中作用的驅(qū)動力無論怎樣增大，也無法使機械運動的現(xiàn)象，稱為機械的自鎖。機械的自鎖的實質(zhì)是作用力在構(gòu)件上的驅(qū)動力的有效分力總是小于由其所引起的同方向上的最大摩擦力。有些機械必須具有自鎖性能(如，千斤頂)，有些機械要避免發(fā)生自鎖。自鎖條件：可以從以下四個方面來判斷自鎖:1)對于單自由度的機構(gòu)，當機構(gòu)中某一運動副發(fā)生自鎖，那么該機構(gòu)也必發(fā)生自鎖。運動副的自鎖條件為：

(a)移動副的自鎖條件為驅(qū)動力作用于摩擦角之內(nèi)，即β≤φ，其中β為傳動角；

(b)轉(zhuǎn)動副的自鎖條件為驅(qū)動力作用于摩擦圓之內(nèi)，即h≤ρ，其中h為驅(qū)動力臂長；

2)根據(jù)機械效率小于或等于零來確定，即η≤0，但此時η已沒有一般效率的意義，而只表明機械自鎖的程度。

3)根據(jù)生產(chǎn)阻力Q小于或等于零來確定，Q≤0意味著只有當生產(chǎn)阻力反向變?yōu)轵?qū)動力后，才可使機械運動，實際上此時機械已發(fā)生自鎖。4)根據(jù)自鎖的實質(zhì)來確定，即根據(jù)作用在構(gòu)件上的驅(qū)動力的有效分力總是小于或等于由其所引起的同方向上的最大摩擦力來確定。例題圖示為一焊接用楔形夾具，利用這個夾具把要焊接的工件1和1‘預先夾妥，以便焊接。圖中2為夾具，3為楔塊，若已知各接觸面間的摩擦系數(shù)均為f，試確定此夾具的自鎖條件。(此題是判定機構(gòu)的自鎖條件，下面選用多種方法求解。)v31α1’132P2反行程時（楔塊3退出）取楔塊3為分離體，其受工件1（及1‘）和夾具2作用的反作用力R13和R23以及支持力P,各力方向如右圖所示，根據(jù)楔塊3的平衡條件，作力封閉三角形如下圖所示。反行程時R23為驅(qū)動力,由正弦定理可得

當φ=0(不考慮摩擦)時，得理想驅(qū)動力為:于是得此機構(gòu)反行程的機械效率為即令η≤0，可得自鎖條件為:α≤2φ

。解法1

根據(jù)反行程時η＇≤0的條件來確定。

α1’132P2φφR23R13PR23R13α-2φ90°+φv31v32解法2：根據(jù)反行程時生產(chǎn)阻力小于或等于零的條件來確定。

根據(jù)楔塊3的力三角形，由正弦定理有若楔塊3不自動松脫，則應使P≤0，即得自鎖條件為α≤2φ。

PR23R13α-2φ90°+φ解法3根據(jù)運動副的自鎖條件確定。

由于工件被夾緊后P力就被撤消，故楔塊3的受力如圖所示，楔塊3就如同一個受到R23（此時為驅(qū)動力）作用而沿水平面移動的滑塊。故只要R23作用在摩擦角φ之內(nèi)，楔塊3即發(fā)生自鎖。R23與垂直方向之間的夾角是α-φ,要使R23作用在摩擦角φ之內(nèi),即

α-φ≤φ

所以,楔塊3發(fā)生自鎖的條件是:

α≤2φα1’132P2φφR23R13本次課小結(jié)11-1機器的運動和功能關(guān)系11-2機器的機械效率和自鎖重點：機器的機械效率和自鎖。難點：機器的機械效率的求法和自鎖的判斷。本次作業(yè)P561習題11－1下次課程安排P425－P44012-1研究機器運轉(zhuǎn)及其速度波動調(diào)節(jié)的目的12-2機器等效動力學模型12-3機器運動方程式的建立及解決問題：建立機器等效動力學模型的條件？§11-3瞬時效率計算及自鎖分析示例一、斜面?zhèn)鲃?.滑塊上升2.滑塊下降自鎖正行程反行程二、螺旋和蝸桿傳動