第5章 機械的效率和自鎖

第5章機械的效率和自鎖§5-1機械的效率§5-2機械的自鎖本章教學內(nèi)容§5-1機械的效率一、各種功及其相互關(guān)系驅(qū)動功Wd

（輸入功）：作用在機械上的驅(qū)動力所作的功。有效功Wr

（輸出功）：克服生產(chǎn)阻力所作的功。損失功Wf：克服有害阻力所作的功。Wd＝Wr

＋Wf二、機械效率h

機械效率是輸出功和輸入功的比值，它可以反映輸入功在機械中有效利用的程度。將式Wd＝Wr

＋Wf兩邊都除以t Pd、Pr

、Pf分別為輸入功率、輸出功率和損耗功率。

Pd＝Pr

＋Pf三、提高機械效率的方法1、盡量簡化機械傳動系統(tǒng)，使傳遞通過的運動副數(shù)目越少越好；2、減少運動副中的摩擦。損失率：機械的損失功與輸入功之比。理想驅(qū)動力F0

：理想機械中，克服同樣的生產(chǎn)阻力G，所需的驅(qū)動力。四、機械效率一般公式理想機械：不存在摩擦的機械。理想機械的效率

h0等于1，即：1、一般公式機械效率的統(tǒng)一形式：斜面機構(gòu)，正行程的機械效率：斜面機構(gòu)，反行程的機械效率：簡單傳動機構(gòu)和運動副的效率：見表5-12、機組效率的計算（1）串聯(lián)W1W212kWdWk…

k

1

2Wk

1結(jié)論：a.串聯(lián)機組的總效率等于組成該機組的各個機器的效率的連乘積。b.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；c.串聯(lián)的級數(shù)越多，系統(tǒng)的總效率越低。d.串聯(lián)機組的總效率小于該機組中機器最小的效率。⑵并聯(lián)W1W2WkW

1W

2W

k12k…WrWd結(jié)論：a、η不僅與各機器的效率有關(guān)，而且也與各機器所傳遞的功率大小有關(guān)；b、hmin<

h<

hmax；c、總功率主要取決于傳遞功率最大的機器的效率；W1=

W2=…=Wk時

h1=

h2=…=hk時d、⑶混聯(lián)先分別計算，合成后按串聯(lián)或并聯(lián)計算W1W2W

2

W

2W

3W

r123

3

4

4

WdWrW

3W

rWdW112WrW2W

rW

rWrWdW112串聯(lián)計算并聯(lián)計算串聯(lián)計算則機組的總效率為:設(shè)機組串聯(lián)部分的效率為h’，并聯(lián)部分的效率為h’’例1':解:如圖所示為一輸送輥道的傳動簡圖。設(shè)已知一對圓柱齒輪傳動的效率為0.95；一對圓錐齒輪傳動的效率為0.92(均已包括軸承效率)。求該傳動裝置的總效率。此傳動裝置為一混聯(lián)系統(tǒng)圓柱齒輪1、2、3、4為串聯(lián)圓錐齒輪5-6、7-8、9-10、11-12為并聯(lián)。此傳動裝置的總效率§5-2機械的自鎖一、機械的自鎖由于摩擦力的存在，無論驅(qū)動如何增大也無法使機械運動的現(xiàn)象。二、自鎖現(xiàn)象的意義1）設(shè)計機械時，為了使機械實現(xiàn)預(yù)期的運動，必須避免機械在所需的運動方向發(fā)生自鎖；2）一些機械的工作需要其具有自鎖特性。垂直分力Fy：所能引的最大摩擦力三、發(fā)生自鎖的條件1.平面移動副（滑塊實例）

力F分解為水平分力Fx和垂直分力Fy，有效分力Fx：推動滑塊1運動的分力。當b

j時，-----------自鎖條件

滑塊1不會發(fā)生運動2.轉(zhuǎn)動副實例力F為作用在軸頸上的單一外載荷。當力F的作用線在摩擦圓之內(nèi)（a<r）時

力F對軸頸中心的力矩力F本身所能引起的最大摩擦力矩Mf=FRr=Fr

a<ρ

Ma<Mf

不論力F如何增大，也不能驅(qū)使軸頸轉(zhuǎn)動。Ma=Fa------自鎖條件3.一般條件機械發(fā)生自鎖時，無論驅(qū)動力多么大，都不能超過由它所產(chǎn)生的摩擦阻力。

h0

當h=0時，機械處于臨界自鎖狀態(tài)；當h<0時，其絕對值越大，表明自鎖越可靠。

驅(qū)動力所作的功，總是小于或等于由它所產(chǎn)生的摩擦阻力所作的功。

該千斤頂在物體重力的驅(qū)動下運動時的機械效率為：

此即該千斤頂在物體重力作用下不致于自行反轉(zhuǎn)的自鎖條件。4.實例（1）螺旋千斤頂（2）斜面壓榨機

該機構(gòu)在當力F撤去后，在G的作用下應(yīng)該具有自鎖性。求出當G為驅(qū)動力時，該機構(gòu)的機械效率。（設(shè)各接觸面的摩擦系數(shù)相同。）①根據(jù)各接觸面間的相對運動及已知的摩擦角j，將兩滑塊所受的總反力作出。FG②取滑塊2為分離體，列出平衡方程式：F+FR12+FR32=0,作出力多邊形，并由正弦定律求得：③取滑塊3為分離體，列出平衡方程G+FR13+FR23=0,可作出力多邊形并由正弦定律求得：FR32=-FR23F

此即該斜面壓榨機反行程自鎖的條件。（3）偏心夾具的自鎖條件應(yīng)滿足的條件：由幾