第5章效率、自鎖

1、第五章第五章 機(jī)械的效率及自鎖機(jī)械的效率及自鎖5-1 機(jī)構(gòu)的效率機(jī)構(gòu)的效率5-2 機(jī)械的自鎖機(jī)械的自鎖 因摩擦損失是不可避免的，故必有 0和 1。 機(jī)械的損失功(Wf)與輸入功(Wd)的比值，5-1 機(jī)構(gòu)的效率機(jī)構(gòu)的效率1. 機(jī)械效率的概念及意義（1）機(jī)械效率 機(jī)械的輸出功(Wr)與輸入功(Wd)的比值，以表示。機(jī)械損失系數(shù)或損失率，以 表示。Wr/Wd1 1Wf/Wd（2）機(jī)械效率的意義 它是機(jī)械中的一個(gè)主要性能指標(biāo)，機(jī)械效率反映了輸入功在機(jī)械中的有效利用的程度，降耗節(jié)能是國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)之一。2. 機(jī)械效率的確定（1）機(jī)械效率的計(jì)算確定1）以功表示的計(jì)算公式Wr/Wd1Wf/W

2、d2）以功率表示的計(jì)算公式Pr/Pd1Pf/Pd3）以力或力矩表示的計(jì)算公式F0/FM0/M即 理想驅(qū)動(dòng)力實(shí)際驅(qū)動(dòng)力理想驅(qū)動(dòng)力矩實(shí)際驅(qū)動(dòng)力矩G實(shí)際機(jī)械裝置 理想機(jī)械裝置 0 = Pr /Pd=GvG /FvF00 = GvG /F0vF =1vGvFF機(jī)構(gòu)的效率機(jī)構(gòu)的效率(2/10) 因其正行程實(shí)際驅(qū)動(dòng)力為FGtan()，理想驅(qū)動(dòng)力為F0Gtan，故例1 斜面機(jī)構(gòu)已知 正行程 F Gtan()反行程 FGtan()現(xiàn)求 及 解 F0/Ftan/ tan() F0 /F tan/ tan()對(duì)嗎？ 因其反行程實(shí)際驅(qū)動(dòng)力為GF/tan()，理想驅(qū)動(dòng)力為G0 F/tan，故G0/G tan()/ t

3、an機(jī)構(gòu)的效率機(jī)構(gòu)的效率(3/10)例2 螺旋機(jī)構(gòu)已知 擰緊時(shí) M Gd2tan(v)/2放松時(shí) MGd2tan(v)/2現(xiàn)求 及 解采用上述類似的方法，可得擰緊時(shí) M0/M tan/ tan(v)放松時(shí) G0/G tan(v)/ tan 機(jī)構(gòu)的效率機(jī)構(gòu)的效率(4/10)（2）機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定機(jī)械效率的確定除了用計(jì)算法外，更常用實(shí)驗(yàn)法來(lái)測(cè)定，許多機(jī)械尤其是動(dòng)力機(jī)械在制成后，往往都需作效率實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)以蝸桿傳動(dòng)效率實(shí)驗(yàn)測(cè)定為例加以說(shuō)明。1）實(shí)驗(yàn)裝置GF2RQ定子平衡桿電機(jī)轉(zhuǎn)子電機(jī)定子磅秤千分表彈性梁砝碼皮帶蝸桿制動(dòng)輪蝸輪聯(lián)軸器機(jī)構(gòu)的效率機(jī)構(gòu)的效率(5/10) 同時(shí)，根據(jù)彈性梁上的千分表讀數(shù)（即代表

4、Q力），來(lái)確定出制動(dòng)輪上的圓周力FtQG， 從而確定出從動(dòng)軸上的力矩M從，M從FtR(QG)R該蝸桿的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率公式為 P從/P主從M從/(主M主)M從/(iM主)式中 i為蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比。 對(duì)于正在設(shè)計(jì)和制造的機(jī)械，雖然不能直接用實(shí)驗(yàn)法測(cè)定其機(jī)械效率， 但是由于各種機(jī)械都不過(guò)是由一些常用機(jī)構(gòu)組合而成的，而這些常用機(jī)構(gòu)的效率又是可通過(guò)實(shí)驗(yàn)積累的資料來(lái)預(yù)先估定的（如表5-1 簡(jiǎn)單傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)副的效率）。 據(jù)此，可通過(guò)計(jì)算確定出整個(gè)機(jī)械的效率。2）實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)時(shí)，可借助于磅秤測(cè)定出定子平衡桿的壓力F來(lái)確定出主動(dòng)軸上的力矩M主， 即 M主Fl機(jī)構(gòu)的效率機(jī)構(gòu)的效率(6/10)3. 機(jī)組的機(jī)械

5、效率計(jì)算機(jī)組 由若干個(gè)機(jī)器組成的機(jī)械系統(tǒng)。 當(dāng)已知機(jī)組各臺(tái)機(jī)器的機(jī)械效率時(shí)，則該機(jī)械的總效率可由計(jì)算求得。（1）串聯(lián) 串聯(lián)機(jī)組功率傳動(dòng)的特點(diǎn)是前一機(jī)器的輸出功率即為后一機(jī)器的輸入功率。串聯(lián)機(jī)組的總機(jī)械效率為PrPd P1P2PdP1PkPk-1 12k 即串聯(lián)機(jī)組總效率等于組成該機(jī)組的各個(gè)機(jī)器效率的連乘積。1k212kPdPrP1P2P1P2Pk-1Pk-1Pk=Pr機(jī)構(gòu)的效率機(jī)構(gòu)的效率(7/10) 只要串聯(lián)機(jī)組中任一機(jī)器的效率很低，就會(huì)使整個(gè)機(jī)組的效率極低；且串聯(lián)機(jī)器數(shù)目越多，機(jī)械效率也越低。 要提高并聯(lián)機(jī)組的效率，應(yīng)著重提高傳動(dòng)功率大的路線的效率。結(jié)論（2）并聯(lián) 并聯(lián)機(jī)組的特點(diǎn)是機(jī)組的輸入

6、功率為各機(jī)器的輸入功率之和，而輸出功率為各機(jī)器的輸出功率之和。 PriPdiP11+P22+PkkP1+P2+Pk 即并聯(lián)機(jī)組的總效率與各機(jī)器的效率及其傳動(dòng)的功率的大小有關(guān)，且min ，或驅(qū)動(dòng)力F的有效分力Ft總是小于其本身所能引起的最大摩擦力， 即FtFfmax此時(shí)，機(jī)械將發(fā)生自鎖。機(jī)構(gòu)的自鎖機(jī)構(gòu)的自鎖(6/7)例 手搖螺旋千斤頂其反行程驅(qū)動(dòng)力與阻抗力矩的關(guān)系為M =Gd2tan( -v)/2當(dāng)M一定時(shí)，而G時(shí)，則 tan( -v)0又因機(jī)械自鎖時(shí)，其摩擦力一方應(yīng)大于或等于驅(qū)動(dòng)力一方，舉例機(jī)構(gòu)的自鎖機(jī)構(gòu)的自鎖(7/7)例2 斜面壓榨機(jī)例3 偏心夾具例4 凸輪機(jī)構(gòu)的推桿故知其自鎖的條件為 v。

7、即 v(2)斜面壓榨機(jī)斜面壓榨機(jī)力多邊形中，根據(jù)正弦定律得：力多邊形中，根據(jù)正弦定律得：F132 FR32FR13GFR12G = F R23 cos(-2)/cos-2)/cosGFR13FR23FFR12FR3290+9090-+2-+2-9090-(-)-(-)-29090-v32 FR23F FR R13 +F R R23 + G = 0大?。捍笮。?？ ？ 方向：方向： FR R32 +F R R12 + F = 0大?。捍笮。?？ ？方向：方向： F = F R32 sin(-2)/cos-2)/cos 令令F0F0得：得：F= G tan(-2)-2)tan(-2)-2)0022

8、 FR32= -FR32可得：可得：三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）三、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）3）偏心夾具的自鎖條件）偏心夾具的自鎖條件v應(yīng)滿足的條件：應(yīng)滿足的條件： 1ss2/ )sin(1 DACs )sin( eOEs 2/ )sin()sin(De由幾何關(guān)系得：由幾何關(guān)系得：（1）將將s、s1的值帶入的值帶入(1)式可得偏心夾具的自鎖條件為：式可得偏心夾具的自鎖條件為：4）凸輪機(jī)構(gòu)的不自鎖條件）凸輪機(jī)構(gòu)的不自鎖條件xN 1N 2F = 0F= FAN 1= 0F l = F LMf1f2 故 2 Ffllf1不自鎖滿足的條件根據(jù)不同的場(chǎng)合，應(yīng)用不同的機(jī)械自鎖判斷條件：根據(jù)不同的場(chǎng)合，應(yīng)用不同的機(jī)械自鎖判斷條件：驅(qū)動(dòng)力在運(yùn)動(dòng)方向上的分力驅(qū)動(dòng)力在運(yùn)動(dòng)方向上的分力F Ft tFF