第五章 機械的效率.ppt

1、第五章機械的效率和自鎖,學(xué)習(xí)要求： 能對運動副中的摩檫進行分析和計算 能確定簡單機械的機械效率及自鎖條件 內(nèi)容提要： 機械的效率 機械效率為機械的輸出功與輸入功之比 表達式形式為WWWW 式中W，W，W分別表示機構(gòu)的輸出功、輸入功和損失功 PPPP,PPPP 式中P，P，P分別表示機構(gòu)的輸入功率，輸出功率和損失功率。 PPPP 式中F，M分別為機械的理想驅(qū)動力、理想驅(qū)動力矩；，分別為機械的實際驅(qū)動力，實際驅(qū)動力矩 對于整臺機械或由許多機器組成的機組，機組的總效率按下列三種不同的組成方式分別計算： 串聯(lián)PP,并聯(lián): 混聯(lián): 機械的自鎖 有些機械，就其機構(gòu)是可以運動的，但由于摩檫的存在，卻會出現(xiàn)無

2、論如何增大驅(qū)動力，也無法使其運動的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象為機械的自鎖 判斷機械是否自鎖的方法： 根據(jù)運動副的自鎖條件判定運動副是否自鎖： 移動副的自鎖條件為驅(qū)動力作用于摩檫角之內(nèi)，即，其中為傳動角；,轉(zhuǎn)動副的自鎖條件為驅(qū)動力作用于摩檫圓之內(nèi)，即，其中為驅(qū)動力臂長； 螺旋副的自鎖條件為螺紋升角小于或等于螺旋副的摩檫角或當(dāng)量摩檫角，即 根據(jù)機械效率小于或等于零的條件來確定，即 根據(jù)機械自鎖時生產(chǎn)阻力來確定 根據(jù)機械自鎖時生產(chǎn)阻力G來確定 根據(jù)作用于構(gòu)件上的驅(qū)動力的有效分力總是小于或等于由其所能引起的最大摩檫力的條件來確定,一、填空 1、移動副的自鎖條件是 傳動角小于摩擦角或當(dāng)量摩擦角v ，轉(zhuǎn)動副的自鎖條件

3、是 外力作用線與摩擦圓相交或相切 ，螺旋副的自鎖條件是 螺旋升角小于摩擦角或當(dāng)量摩擦角v 。 2、矩形螺紋和梯形螺紋用于 傳動 ，而三角形螺紋用于 聯(lián)接 。 3、從效率的觀點來看，機構(gòu)的自鎖條件是 效率恒小于或等于零 ；對于反行程自鎖的機構(gòu)，其正行程的機械效率一般小于 50 。 4、槽面摩擦力比平面摩擦力大是因為 槽面的法,向反力大于平面的法向反力 。 5、所謂自鎖機構(gòu)，即在 反行程 時不能運動，而在行程時，它的效率一般小于 50 。 6、機械發(fā)生自鎖的實質(zhì)是 驅(qū)動力所能做的功總是小于或等于克服由其可能引起的最大摩擦阻力所需要的功 。 7、機械效率等于 輸出 功與 輸入 功之比，它反映了 輸入

4、 功在機械中的有效利用程度。 8、提高機械效率的途徑有， 盡量簡化機械傳動系統(tǒng) ， 選擇合適的運動副形式 ， 盡量減少構(gòu)件尺寸 ， 減少摩擦 。 9、并聯(lián)機組的總效率不僅與各機器的 效率 有,關(guān)，而且與各機器傳遞到 輸入功的分配方式 有關(guān)。 10、單運動副機械自鎖的原因是驅(qū)動力 交于 摩擦錐。 11、機械中采用環(huán)形支承的原因是 避免軸端中心壓強過大 。 12、機械出現(xiàn)自鎖是由于 機械效率小于零 。 二、簡答 1、何謂機構(gòu)的自鎖？舉出兩種工程中利用機械自鎖完成工作要求的實例。 答：當(dāng)機構(gòu)的驅(qū)動力克服不了由其引起的摩檫力時，機構(gòu)不能運動的現(xiàn)象稱為自鎖。 如：螺旋千斤頂、斜面壓榨機等。,2、當(dāng)作用在

5、轉(zhuǎn)動副中軸頸上的外力為一單力，并分別作用在其摩擦圓之內(nèi)、之外或相切時，軸頸將作何種運動？ 答：外力作用在摩檫圓之外，則驅(qū)動力矩大于摩檫力矩，軸頸將加速運動。 外力作用線與摩檫圓相切，則驅(qū)動力矩等于摩檫力矩，軸頸在軸承中處于臨界自鎖狀態(tài)，軸頸作等速轉(zhuǎn)動或靜止不動。 外力作用線與摩檫圓相割，即驅(qū)動力小于最大摩檫力矩，軸頸發(fā)生自鎖。 3、當(dāng)作用在轉(zhuǎn)動副中軸頸上的外力為一力偶距時，也會發(fā)生自鎖嗎？,外力作用線與摩檫圓相割，即驅(qū)動力小于最大摩檫力矩，軸頸發(fā)生自鎖。 3、當(dāng)作用在轉(zhuǎn)動副中軸頸上的外力為一力偶距時，也會發(fā)生自鎖嗎？ 答：會，當(dāng)M外Mf時發(fā)生自鎖。 4、自鎖機械根本不能運動，對嗎？ 答：錯誤。

6、自鎖本身可以運動，它只有在滿足自鎖條件的情況下才不能運動。 5、通過對串聯(lián)機組及并聯(lián)機組的效率計算，對我們設(shè)計機械傳動系統(tǒng)有何重要啟示？ 答：通過對串聯(lián)機組及并聯(lián)機組的效率計算，得出只要機組中任一機器的效率很低就會使整個機組的效率極低。且串聯(lián)機器的數(shù)目越多，機械效,率也越低。而要提高并聯(lián)機組的效率，應(yīng)著重提 高并聯(lián)機組的效率，應(yīng)著重提高穿體功率大的傳動路線的效率。 6、何謂機械效率？用力或力矩形式表達的機械效率公式=Fo/F=Mo/M來計算機構(gòu)的效率，其數(shù)值是否一定能代表此機構(gòu)對輸入功有效利用的程度？為什么？ 答：機械的輸出功與輸入功之比稱為機械效率用FFMM來計算機構(gòu)的效率，其數(shù)值一定能代表

7、此機構(gòu)對輸入功有效利用的程度,因為GGFF GGFoF1 = F oF/FF =Fo/F,同里可得=Mo/M,5-1圖示為一擺動凸輪機構(gòu)已知各部分尺寸和接觸面的摩擦系數(shù)，轉(zhuǎn)動副、處的虛線圓代表摩擦圓試畫出在作用下的各運動副總反力位置和方向,解：,5-2已知各構(gòu)件的尺寸,機構(gòu)的位置,各運動副中的摩擦系數(shù)f及摩擦圓半徑,如圖示,M1為驅(qū)動力矩,Q為阻力.在圖上畫出各運動副反力的方向和作用線.,解：,5-3如圖所示,構(gòu)件為一凸輪機構(gòu)的推桿,它在力P的作用下沿導(dǎo)軌2向上運動,設(shè)兩者的摩擦系數(shù)f=0.2,試問為了避免發(fā)生自鎖,導(dǎo)軌的長度L應(yīng)滿足什么條件? 解:摩擦角=arctan0.2. 畫出構(gòu)件1所受運動副反力 及 ,畫出構(gòu)件1上所受力的矢量封閉多邊形,如答圖,得,對B點取矩: 要使桿1不自鎖,必須滿足:,5-4圖示定滑輪2的直徑為D,虛線圓為轉(zhuǎn)動副A中的摩擦圓,其半徑為,F為驅(qū)動力,垂直向下.若不計繩與輪間的摩擦力,試: (1)在圖示標出轉(zhuǎn)動副A中的總反力R12的位置和方向; (2)求使重物Q等速上升的驅(qū)動力F(用Q表示) (3)求該滑輪的機械效率. 解:(1)見圖 (2)R12=F+Q (F-Q)D/2=(F+Q),(3),5-5圖示鉸鏈機構(gòu)中,各鉸鏈處細實線小圓為摩擦圓,Md為驅(qū)動力矩,Mr為生產(chǎn)阻力矩.