機(jī)器機(jī)械效率

1、機(jī)械效率表達(dá)形式機(jī)械效率表達(dá)形式 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時：機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時：克服生產(chǎn)阻力所作的功為有效功克服生產(chǎn)阻力所作的功為有效功(輸出功輸出功)驅(qū)動力所作的功為驅(qū)動功驅(qū)動力所作的功為驅(qū)動功(輸入功輸入功)克服有害阻力克服有害阻力(如運(yùn)動副中摩擦力如運(yùn)動副中摩擦力)所作的功為所作的功為損失功損失功WdWrWf當(dāng)機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時：當(dāng)機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時： Wd = Wr + Wf 機(jī)械效率機(jī)械效率作用在機(jī)械上的力可分為作用在機(jī)械上的力可分為驅(qū)動力驅(qū)動力、阻抗力阻抗力兩大類兩大類drWWdfdWWW dfWW1機(jī)械的效率機(jī)械的效率 輸入功在機(jī)械中的有效利用程度輸入功在機(jī)械中的有效利用程度阻抗力阻抗力有效阻力有效阻力 （生

2、產(chǎn)阻力）（生產(chǎn)阻力）有害阻力有害阻力drWWdfdWWW dfWW1drPPdfdPPP dfPP1由于損失功由于損失功 Wf 或損失功率或損失功率 Pf 不可能為零，所以不可能為零，所以 1 Wf 或或 Pf 越大，機(jī)械的效率就越低。因此在設(shè)計機(jī)械時，越大，機(jī)械的效率就越低。因此在設(shè)計機(jī)械時，為了使其具有較高的機(jī)械效率，應(yīng)盡量減小機(jī)械中的損為了使其具有較高的機(jī)械效率，應(yīng)盡量減小機(jī)械中的損耗，主要是減小運(yùn)動副中的摩擦損失。耗，主要是減小運(yùn)動副中的摩擦損失。用滾動代替滑動用滾動代替滑動, ,考慮潤滑考慮潤滑, ,合理選材等合理選材等上下分別除以做功時間則為功率上下分別除以做功時間則為功率 以以功

3、功或或功率功率的形式表達(dá)的形式表達(dá)機(jī)械的效率機(jī)械的效率機(jī)械效率表達(dá)形式機(jī)械效率表達(dá)形式 F 實(shí)際驅(qū)動力實(shí)際驅(qū)動力 F 驅(qū)動力作用點(diǎn)沿力作用線方向的速度驅(qū)動力作用點(diǎn)沿力作用線方向的速度 Q 實(shí)際生產(chǎn)阻力實(shí)際生產(chǎn)阻力 Q 阻力作用點(diǎn)沿力作用線方向的速度阻力作用點(diǎn)沿力作用線方向的速度 drPPFQFQ起重裝置起重裝置機(jī)械的效率機(jī)械的效率機(jī)械效率表達(dá)形式機(jī)械效率表達(dá)形式 以以力力或或力矩力矩的形式表達(dá)的形式表達(dá)為進(jìn)一步簡化該式，現(xiàn)假設(shè)該機(jī)械為為進(jìn)一步簡化該式，現(xiàn)假設(shè)該機(jī)械為理想機(jī)理想機(jī)械械，即機(jī)械中不存在摩擦。此時，即機(jī)械中不存在摩擦。此時，F(xiàn)0 為克服同樣生產(chǎn)阻力為克服同樣生產(chǎn)阻力Q所需的理想驅(qū)動力

4、所需的理想驅(qū)動力 1FQ F0Q0因?yàn)槔硐霗C(jī)械由于由于Wf 或或 Pf 為零為零F0QFQ 顯然顯然 F0 Q0dfddr1PPPPPQ0QQQ 0QQ 機(jī)械的效率機(jī)械的效率Q0機(jī)械效率表達(dá)形式機(jī)械效率表達(dá)形式 起重裝置起重裝置 以以力力或或力矩力矩的形式表達(dá)的形式表達(dá)為進(jìn)一步簡化該式，現(xiàn)假設(shè)該機(jī)械為為進(jìn)一步簡化該式，現(xiàn)假設(shè)該機(jī)械為理想機(jī)理想機(jī)械械，即機(jī)械中不存在摩擦。此時，即機(jī)械中不存在摩擦。此時，00rrMMMM M 實(shí)際的驅(qū)動力矩實(shí)際的驅(qū)動力矩同理，設(shè)同理，設(shè)M0 理想的驅(qū)動力矩理想的驅(qū)動力矩Mr 實(shí)際的有效阻力矩實(shí)際的有效阻力矩Mr0 理想的有效阻力矩理想的有效阻力矩00drdrQQF

5、FPPWW 0rr0MMMM 機(jī)械的效率機(jī)械的效率機(jī)械效率表達(dá)形式機(jī)械效率表達(dá)形式 起重裝置起重裝置 以以力力或或力矩力矩的形式表達(dá)的形式表達(dá)例例 斜面機(jī)構(gòu)斜面機(jī)構(gòu) 計算計算正行程正行程反行程反行程)tan( GF)tan( GF2/ )tan(2vGdM 2/ )tan(2vGdM tan0GF )tan(tan0 GGFF)tan(tan tan0GF tan)tan(0GGFF tan)tan( 螺旋機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu) 計算計算擰緊擰緊放松放松)tan(tanv tan)tan(v 機(jī)械的效率機(jī)械的效率00drdrQQFFPPWW 0rr0MMMM 機(jī)械效率表達(dá)形式機(jī)械效率表達(dá)形式 1 一一般

6、般 v 1機(jī)械的效率機(jī)械的效率實(shí)驗(yàn)法測定效率實(shí)驗(yàn)法測定效率機(jī)組的機(jī)組的效率效率 機(jī)組機(jī)組由許多機(jī)構(gòu)或機(jī)器組成的機(jī)械系統(tǒng)由許多機(jī)構(gòu)或機(jī)器組成的機(jī)械系統(tǒng)前面介紹了前面介紹了單個機(jī)構(gòu)單個機(jī)構(gòu)或或一臺機(jī)器一臺機(jī)器的效率計算的效率計算串聯(lián)串聯(lián)機(jī)組效率計算機(jī)組效率計算并聯(lián)并聯(lián)機(jī)組效率計算機(jī)組效率計算混聯(lián)混聯(lián)機(jī)組效率計算機(jī)組效率計算 機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的效率計算按若干機(jī)構(gòu)或機(jī)器聯(lián)接的效率計算按若干機(jī)構(gòu)或機(jī)器聯(lián)接組合的方式可分為三種：組合的方式可分為三種：機(jī)械的效率機(jī)械的效率 串聯(lián)機(jī)組效率計算串聯(lián)機(jī)組效率計算k 個機(jī)構(gòu)或機(jī)器依次串聯(lián)：個機(jī)構(gòu)或機(jī)器依次串聯(lián)：串聯(lián)機(jī)械系統(tǒng)的總效率：串聯(lián)機(jī)械系統(tǒng)的總效率：dkWW k

7、kkdWWWWWWWW 321123121 串聯(lián)機(jī)組的總效率等于組成該機(jī)組的各個串聯(lián)機(jī)組的總效率等于組成該機(jī)組的各個機(jī)器或機(jī)構(gòu)的效率的連乘積。機(jī)器或機(jī)構(gòu)的效率的連乘積。機(jī)組中任一個機(jī)器或機(jī)構(gòu)的效率低，就會使整個機(jī)組的機(jī)組中任一個機(jī)器或機(jī)構(gòu)的效率低，就會使整個機(jī)組的效率很低。而且串聯(lián)的機(jī)器數(shù)越多效率越低。效率很低。而且串聯(lián)的機(jī)器數(shù)越多效率越低。 123312211 kkkdWWWWWWWW 機(jī)械的效率機(jī)械的效率各機(jī)器或機(jī)構(gòu)的效率分別為：各機(jī)器或機(jī)構(gòu)的效率分別為：機(jī)組的機(jī)組的效率效率 并聯(lián)機(jī)組效率計算并聯(lián)機(jī)組效率計算k 個機(jī)構(gòu)或機(jī)器并聯(lián)：個機(jī)構(gòu)或機(jī)器并聯(lián)：總輸入功：總輸入功：kdiWWWWW 32

8、1總輸出功：總輸出功：kirWWWWW 321kkirWWWWW 332211kiWWiii1 總效率：總效率：kkkdiirWWWWWWWWWW 321332211kkkidirPPPPPPPPPP 321332211機(jī)械的效率機(jī)械的效率機(jī)組的機(jī)組的效率效率 并聯(lián)機(jī)組效率計算并聯(lián)機(jī)組效率計算k 個機(jī)構(gòu)或機(jī)器并聯(lián)：個機(jī)構(gòu)或機(jī)器并聯(lián)：總效率：總效率：kkkdiirWWWWWWWWWW 321332211kkkidirPPPPPPPPPP 321332211機(jī)械的效率機(jī)械的效率機(jī)組的機(jī)組的效率效率 與與各機(jī)構(gòu)或機(jī)器效率有關(guān)各機(jī)構(gòu)或機(jī)器效率有關(guān)各機(jī)構(gòu)或機(jī)器所傳遞各機(jī)構(gòu)或機(jī)器所傳遞的功的功(率率)大小

9、有關(guān)大小有關(guān)的最大、最小效率為各機(jī)器中和設(shè) minmaxmaxmin 則 混聯(lián)機(jī)組效率計算混聯(lián)機(jī)組效率計算兼有串聯(lián)和并聯(lián)的機(jī)械系統(tǒng)兼有串聯(lián)和并聯(lián)的機(jī)械系統(tǒng)一般方法：一般方法： 弄清傳動路線弄清傳動路線 drdrPPWW率率總總輸輸入入功功率率總總輸輸出出功功 再計算總效率：再計算總效率： 分別計算各路線的輸入功分別計算各路線的輸入功(率率)或輸出功或輸出功(率率)機(jī)械的效率機(jī)械的效率總效率的求法按其具體組合總效率的求法按其具體組合方式而定。方式而定。機(jī)組的機(jī)組的效率效率 922096098098032113.0.980.980.960.940.425 kW4 kW0.8 kWkW.Pd 423

10、59220551319028094098098042114.4034042098098052115.kW.Pd 430749028044142kW.Pd 98311403408080153828. 09831. 14307. 4423. 58 . 045 321rrrrPPPP例例:機(jī)械的效率機(jī)械的效率 drdrPPWW率率總總輸輸入入功功率率總總輸輸出出功功 321ddddPPPP 機(jī)械的自鎖機(jī)械的自鎖 研究了單個運(yùn)動副的自鎖條件，現(xiàn)在從生產(chǎn)研究了單個運(yùn)動副的自鎖條件，現(xiàn)在從生產(chǎn)阻力和機(jī)器的效率等方面來分析機(jī)械的自鎖條件阻力和機(jī)器的效率等方面來分析機(jī)械的自鎖條件 一個機(jī)械是否發(fā)生自鎖，可以通

11、過分析組成機(jī)械的一個機(jī)械是否發(fā)生自鎖，可以通過分析組成機(jī)械的各環(huán)節(jié)的自鎖情況來判斷，只要組成機(jī)械的某一環(huán)節(jié)或各環(huán)節(jié)的自鎖情況來判斷，只要組成機(jī)械的某一環(huán)節(jié)或數(shù)個環(huán)節(jié)發(fā)生自鎖，則該機(jī)械必發(fā)生自鎖。此時無論驅(qū)數(shù)個環(huán)節(jié)發(fā)生自鎖，則該機(jī)械必發(fā)生自鎖。此時無論驅(qū)動力多大都不能使機(jī)械運(yùn)動動力多大都不能使機(jī)械運(yùn)動0 機(jī)械自鎖條件自鎖條件自鎖條件阻力阻力 G 0 , 0 正、反行程機(jī)器都能運(yùn)動正、反行程機(jī)器都能運(yùn)動一般不等一般不等 0 , 0正行程機(jī)器運(yùn)動正行程機(jī)器運(yùn)動反行程機(jī)器自鎖反行程機(jī)器自鎖自鎖機(jī)構(gòu)自鎖機(jī)構(gòu)自鎖機(jī)構(gòu)在正行程中效率一般都較低，故對于傳自鎖機(jī)構(gòu)在正行程中效率一般都較低，故對于傳遞功率較大的機(jī)

12、械，常采用其它裝置來遞功率較大的機(jī)械，常采用其它裝置來防止機(jī)械防止機(jī)械的倒轉(zhuǎn)或松脫。的倒轉(zhuǎn)或松脫。(可防止機(jī)械自發(fā)倒轉(zhuǎn)或松脫可防止機(jī)械自發(fā)倒轉(zhuǎn)或松脫)阻力阻力 G 0(自鎖機(jī)械自鎖機(jī)械)機(jī)械的自鎖機(jī)械的自鎖自鎖條件自鎖條件 機(jī)械自鎖條件的確定機(jī)械自鎖條件的確定自鎖條件可用以下四種方法確定：自鎖條件可用以下四種方法確定：(1) 直接根據(jù)條件直接根據(jù)條件 FtFfmax 確定確定(3) 利用機(jī)械效率計算式利用機(jī)械效率計算式 ( 0 ) 確定確定 (4) 令工作阻力小于零令工作阻力小于零( G 0 ) 確定確定 1 一一般般 反行程阻力反行程阻力正行程驅(qū)動力正行程驅(qū)動力一般一般 GFFGv v 1

13、或或(2) 直接根據(jù)機(jī)械中各運(yùn)動副的自鎖條件確定直接根據(jù)機(jī)械中各運(yùn)動副的自鎖條件確定機(jī)械的自鎖機(jī)械的自鎖槽面槽面例例: 已知圖示機(jī)構(gòu)中移動副的摩擦系數(shù)已知圖示機(jī)構(gòu)中移動副的摩擦系數(shù) f = 0.1，轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動副的當(dāng)量摩擦系數(shù)當(dāng)量摩擦系數(shù) fV = 0.15，拉滑塊拉滑塊2的繩與滑輪的繩與滑輪3間無滑動，間無滑動，解：解：由槽面的當(dāng)量摩由槽面的當(dāng)量摩擦系數(shù)擦系數(shù)11547. 060sin1 . 0sin ffv 587. 61 vvftg 滑輪半徑滑輪半徑 R = 100 mm ，軸頸半徑軸頸半徑 r =30 mm ，滑塊重滑塊重Q = 1000 N ，斜面傾角斜面傾角30，楔形半角楔形半角6

14、0，求使滑塊求使滑塊 2 勻速上滑所需的拉力勻速上滑所需的拉力F和機(jī)構(gòu)的效率。和機(jī)構(gòu)的效率。將槽面摩擦轉(zhuǎn)化為將槽面摩擦轉(zhuǎn)化為當(dāng)量的平面摩擦當(dāng)量的平面摩擦轉(zhuǎn)動副的摩擦圓半徑轉(zhuǎn)動副的摩擦圓半徑:mm 5 . 43015. 0 vfr以滑塊以滑塊2為示力體為示力體:R12v21R320RRQ3212 Q90v90 v R32由正弦定理由正弦定理 v32vsinR90sinQ vv32cossinQR 平面平面R12例例: 已知圖示機(jī)構(gòu)中移動副的摩擦系數(shù)已知圖示機(jī)構(gòu)中移動副的摩擦系數(shù) f = 0.1，轉(zhuǎn)動副的當(dāng)量摩擦系數(shù)轉(zhuǎn)動副的當(dāng)量摩擦系數(shù) fV = 0.15，拉滑塊拉滑塊2的繩的繩與滑輪與滑輪3間無

15、滑動，滑輪半徑間無滑動，滑輪半徑 R = 100 mm ，軸軸頸半徑頸半徑 r =30 mm ，滑塊重滑塊重Q = 1000 N ，斜面斜面傾角傾角30，楔形半角楔形半角60，求使滑塊求使滑塊 2 勻速上滑所需的拉力勻速上滑所需的拉力F和機(jī)構(gòu)的效率。和機(jī)構(gòu)的效率。 587. 61 vvftg 31R13R23R12v21R32 vv32cossinQR 平面平面例例: 已知圖示機(jī)構(gòu)中移動副的摩擦系數(shù)已知圖示機(jī)構(gòu)中移動副的摩擦系數(shù) f = 0.1，轉(zhuǎn)動副的當(dāng)量摩擦系數(shù)轉(zhuǎn)動副的當(dāng)量摩擦系數(shù) fV = 0.15，拉滑塊拉滑塊2的繩的繩與滑輪與滑輪3間無滑動，滑輪半徑間無滑動，滑輪半徑 R = 100

16、 mm ，軸軸頸半徑頸半徑 r =30 mm ，滑塊重滑塊重Q = 1000 N ，斜面斜面傾角傾角30，楔形半角楔形半角60，求使滑塊求使滑塊 2 勻速上滑所需的拉力勻速上滑所需的拉力F和機(jī)構(gòu)的效率。和機(jī)構(gòu)的效率。31R13R23以滑輪以滑輪3為示力體為示力體:01323RRF1323RRRRF RRRF23 解解得得 vvcosRsinRQF N55.656 轉(zhuǎn)動副的摩擦圓半徑轉(zhuǎn)動副的摩擦圓半徑:mm 5 . 43015. 0 vfr 587. 61 vvftg R12v21R32平面平面例例: 已知圖示機(jī)構(gòu)中移動副的摩擦系數(shù)已知圖示機(jī)構(gòu)中移動副的摩擦系數(shù) f = 0.1，轉(zhuǎn)動副的當(dāng)量摩擦系數(shù)轉(zhuǎn)動副的當(dāng)量摩擦系數(shù)