機械原理第5章效率自鎖

1、第五章第五章 機械的效率和自鎖機械的效率和自鎖 5-1 5-1 機械的效率機械的效率5-2 5-2 機械的自鎖機械的自鎖重點、難點重點、難點：機械效率的概念，機械的自鎖條件5 -1 機械的效率機械的效率一、機械效率及其表達形式一、機械效率及其表達形式1、機械效率 Wd = Wr + Wf輸入功（動力）輸出功（克服生產阻力）損耗功（摩擦等）機械效率：機械效率： = Wr / Wd = 1 - Wf / Wd 機械損失率：機械損失率： = Wf / Wd + = 1 損失不可避免損失不可避免 Wf 0； 15 -1 機械的效率機械的效率1）功表示法 ： = Wr / Wd = 1 - Wf / W

2、d 2）功率表示法： = Pr /Pd = 1 - Pf / Pd 3）力(或力矩)表示法:2、機械效率的幾種表達方式輸入輸出工作機 = Pr / Pd = G vG / F vF 設輸出功率不變（仍為G vG ） G vG = F0 vF (克服G，需要F0 ( G ) = G vG / F vF = G vG / G0 vG = G / G0若為理想機械 (不計摩擦) 0 = 1力矩表示法: = M0 / M = Mr/ Mr 0理想生產阻力（力矩）實際生產阻力（力矩）實際驅動力（力矩）理想驅動力（力矩）機械效率可表示為：（1 1） 在克服同樣生產阻力（力矩）的情況下，理想驅動力在克服同樣

3、生產阻力（力矩）的情況下，理想驅動力（力矩）與實際驅動力（力矩）之比值（力矩）與實際驅動力（力矩）之比值（2 2） 在同樣驅動力（力矩）的情況下，機械所能克服的實在同樣驅動力（力矩）的情況下，機械所能克服的實際生產阻力（力矩）與理想生產阻力（力矩）之比值際生產阻力（力矩）與理想生產阻力（力矩）之比值二、機械效率的計算二、機械效率的計算斜面機構（螺旋）為例GFfFNFFR21 vFGFR21 + F GF R21 - 滑塊上升時：滑塊上升時： 實際驅動力： F = G tan ( + ) 理想驅動力： F0 = G tan = F0 / F = tan / tan ( + )滑塊下降時：滑塊下降

4、時： （ G 為驅動力） 實際阻力： F = G tan ( - ) 理想阻力： F0 = G tan = F / F0= tan ( - ) / tan 上述方法求出的是機械的瞬時效率，對于非穩(wěn)定條件下運轉的機械應進一步求其循環(huán)效率。上述方法求出的是機械的瞬時效率，對于非穩(wěn)定條件下運轉的機械應進一步求其循環(huán)效率。由于影響機械效率的因素較多，通常以實測為準（機械手冊中也有現(xiàn)行一些數(shù)據(jù)可查）。效率由于影響機械效率的因素較多，通常以實測為準（機械手冊中也有現(xiàn)行一些數(shù)據(jù)可查）。效率計算法用于指導設計。計算法用于指導設計。 表表5-1三、機組的效率三、機組的效率1、串聯(lián)機組的效率12kP1PdPk P

5、2Pk-1 結論結論1）串聯(lián)機組的總效率等于各級效率的連乘積。）串聯(lián)機組的總效率等于各級效率的連乘積。2） i 1 串聯(lián)機器越多，機組的效率就越低。串聯(lián)機器越多，機組的效率就越低。3）串聯(lián)機組的總效率必小于任一局部效率（）串聯(lián)機組的總效率必小于任一局部效率（ 串串 min )。4）提高串聯(lián)機組的效率）提高串聯(lián)機組的效率減少串聯(lián)機器的數(shù)目和提高減少串聯(lián)機器的數(shù)目和提高 min。312123121kkkddkPPPPPPPPPP 串三、機組的效率三、機組的效率2、并聯(lián)機組的效率結論結論12NP1 PdPkP2P1 P2 Pk Pr 1212rkrddkPPPPPPPPPP并iiiPPmaxmin1

6、 12212kkkPPPPPP并1） 并并不僅與各級分效率有關，還與總功率如何分配有關。不僅與各級分效率有關，還與總功率如何分配有關。2） 并并介于分效率最小值與最大值之間（介于分效率最小值與最大值之間（ min 并并 Ft F f 滑塊加速運動 = Ft = F f 滑塊靜止或勻速運動 Ft Md M f 軸頸加速轉動a = Md = M f 軸頸塊靜止或勻速轉動a Md M f 軸頸不能轉動或減速轉動至靜止，即自鎖aMMfd自鎖條件：自鎖條件： a 驅動力（外力的合力）作用于摩擦圓之內時，則發(fā)生自鎖。驅動力（外力的合力）作用于摩擦圓之內時，則發(fā)生自鎖。5 -2 機械的自鎖機械的自鎖三、自鎖

7、時的力學特征三、自鎖時的力學特征3、機械的自鎖、機械的自鎖1）由力分析求得的機械可以克服的生產阻力 G 02）機械效率 0（效率越小自鎖越可靠）四、舉例四、舉例1、螺旋千斤頂?shù)淖枣i條件、螺旋千斤頂?shù)淖枣i條件FG保證:不論重物重量多大，均不能驅使螺母轉動。即在以 G 為驅動力時，機構具有自鎖性。22vtan()22dGdMF放松螺母力矩：G為任意值時所能克服的生產阻力為任意值時所能克服的生產阻力 F 0 ( 或或 M 0 ） tg ( - v ) 0 即: v = tg ( - v) / tg 0 v 或：機械效率或：機械效率 0四、舉例四、舉例2、斜面壓榨機、斜面壓榨機2GF4314GF432

8、1 1已知：各滑動表面間的摩擦已知：各滑動表面間的摩擦系數(shù)均為系數(shù)均為f (設摩擦角均為設摩擦角均為 ）求：求： 1）在滑塊）在滑塊2上作用多大的上作用多大的推力推力F，才能使工件的夾緊，才能使工件的夾緊力為力為G ？2）若機構不自鎖，）若機構不自鎖，為防止工件松脫至少為防止工件松脫至少需要在滑塊需要在滑塊2上加多大上加多大的防松力的防松力F ？3）在回彈力）在回彈力G 作用下作用下的自鎖條件。的自鎖條件。GF4321 v31FR13FR32FR23FR121構件3： G + FR13 + FR23 = 0構件2： F + FR12 + FR32 = 0GFR13FR2390+ 90 ( +2

9、 ) + FR12FR32F +2 90 90 ( + )由正弦定理得：320sin(2 )sin(90)RFF2300sin(902 )sin(90)RFGtan(2 )FG得1）在滑塊）在滑塊2上作用多大的推力上作用多大的推力F，才能使工的夾緊力為，才能使工的夾緊力為G ？2、斜面壓榨機：、斜面壓榨機： 2）若機構不自鎖，為防止工件松脫至少）若機構不自鎖，為防止工件松脫至少需要在滑塊需要在滑塊2上加多大的防松力上加多大的防松力F ？GF432FR32v31FR13FR23FR12 1構件3： G + FR13 + FR23 = 0構件2： F + FR13 + FR23 = 0GFR13F

10、R2390 90 (2 ) FR32FR12F2 90+ 90 ( )由正弦定理得：320sin(2 )sin(90)RFF2300sin(902 )sin(90)RFGtan(2 )FG2、斜面壓榨機：、斜面壓榨機：3）在回彈力）在回彈力G 作用下的自鎖條件作用下的自鎖條件GF432FR32v31FR13FR23FR12 1構件3： G + FR13 + FR23 = 0構件2： F + FR13 + FR23 = 0GFR13FR2390 90 (2 ) FR32FR12F2 90+ 90 ( )tan(2 )FG令：令：F 0自鎖條件自鎖條件 ： 2 四、舉例四、舉例3、偏心卡具：在工件

11、反力作用下的自鎖條件、偏心卡具：在工件反力作用下的自鎖條件AB四、舉例四、舉例3、偏心卡具：在工件反力作用下的自鎖條件、偏心卡具：在工件反力作用下的自鎖條件ABF F 去除后，卡具不松脫，則必去除后，卡具不松脫，則必須使反力須使反力F FR23R23與摩擦圓與摩擦圓 相割相割FOR e R23 E.s1sC由幾何條件：由幾何條件：S S1 由直角三角形由直角三角形ABC知：知： S1 = AC = R sin 又由直角三角形又由直角三角形OAE知：知： S = OE = e sin( - ) 自鎖條件：自鎖條件：sin)sin(Re四、舉例四、舉例4、凸輪機構推桿：在凸輪推力、凸輪機構推桿：在凸輪推力F 作用下的避免自鎖條件作用下的避免自鎖條件 l = ?l四、舉