機(jī)械原理第五章機(jī)械的效率和自鎖

第五章機(jī)械的效率和自鎖基本要求：建立正確、全面的機(jī)械效率的概念；掌握簡單機(jī)械的效率和自鎖條件的求解方法。重點：機(jī)械的效率；自鎖現(xiàn)象及自鎖條件。難點:

機(jī)械效率的概念及機(jī)械的自鎖和自鎖條件?！?-1 機(jī)械的效率一、機(jī)械中的功：驅(qū)動功(輸入功)

Wd

——作用在機(jī)械上的驅(qū)動力所作的功有效功(輸出功）Wr

——克服生產(chǎn)阻力所作的功損耗功Wf

——克服有害阻力所作的功。Wd＝Wr

＋Wf機(jī)械穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時,在一個循環(huán)中有：二、機(jī)械的效率：輸出功和輸入功的比值。反映了輸入功在機(jī)械中有效利用的程度。機(jī)械效率η

：損失系數(shù)或：機(jī)械效率的表達(dá)形式功率表達(dá)形式：

當(dāng)時（恒功率輸入）：當(dāng)時（恒功率輸出）：力（矩）表達(dá)形式：

當(dāng)時：當(dāng)時：

例如斜面機(jī)構(gòu),其機(jī)械效率可如下求出。

根據(jù)力的平衡條件

1）正行程V1212FFN21Ff21FR21GFFR21+G2）反行程V1212F'FN21Ff21FR21GF'FR21-G對于計算單個機(jī)構(gòu)的效率，通常用力或力矩形式的計算公式計算較為方便。對于由常用機(jī)構(gòu)和運動副組成的機(jī)械系統(tǒng)，因常用機(jī)構(gòu)的效率通過實驗積累的資料可以預(yù)先估定，其系統(tǒng)的總的機(jī)械效率則可計算求出。三、機(jī)組的效率：1、串聯(lián)機(jī)組設(shè)機(jī)組的輸入功率為Nd,各機(jī)器的效率為η1、η2…ηk，

Nk為機(jī)組的輸出功率。于是機(jī)組的機(jī)械效率為12kNdN1N2Nk-1Nkη1η2ηk即串聯(lián)機(jī)組的總效率等于組成該機(jī)組的各個機(jī)器的效率的連乘積。

2、并聯(lián)機(jī)組12kNdN1N2NkNkη1η2ηkN2N1總輸出功率為

ΣNr=N1′+N2′+……+Nk′=N1η1+N2η2+……+Nkηk

總輸入功率為

ΣNd=N1+N2+……+N

k

注意！η<min{η1，η2，ηk}所以總效率為設(shè)為分流系數(shù)注意！min{ηj}<η<max{ηj}并聯(lián)機(jī)組的總效率不僅與各機(jī)器的效率有關(guān)，而且也與各機(jī)器所傳遞的功率有關(guān)。

3、混聯(lián)機(jī)組兼有并聯(lián)和混聯(lián)的機(jī)組。例: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(jī)械的自鎖一、機(jī)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(jī)械運動的現(xiàn)象。二、自鎖現(xiàn)象的意義1）設(shè)計機(jī)械時，為了使機(jī)械實現(xiàn)預(yù)期的運動，必須避免機(jī)械在所需的運動方向發(fā)生自鎖；2）一些機(jī)械的工作需要其具有自鎖特性。1.運動副的自鎖：三、發(fā)生自鎖的條件V12FfmaxFNFRFFnFtβFfmax=FNtgφ=Fntgφ

當(dāng)β≤φ時，可知自鎖此時：1）移動副：Md=

Fa

同樣，亦產(chǎn)生了自鎖。2）轉(zhuǎn)動副：FR=

FMf=FR

=F此時：而如前述，軸承對軸頸的摩擦力矩為21rOFR21FN21Ff21aF2.機(jī)械自鎖的一般條件條件：機(jī)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。

當(dāng)h=0時，機(jī)械處于臨界自鎖狀態(tài)；

當(dāng)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。h0例1:如圖所示螺旋千斤頂當(dāng)機(jī)構(gòu)反行程自鎖時，η≤0，得

即該螺旋千斤頂?shù)淖枣i條件為

α≤φv

V1212F'FN21Ff21FR21GF'FR21-G例2：如圖所示，為一斜面壓榨機(jī)，，求在G作用下的自鎖條件。作力多邊形，于是由正弦定律得：

F=FR32sin（α－2φ）/cosφ

G=FR23cos（α－2φ）/cosφ

又因R32=R23，

令F=Gtg（α－2φ）≤0

即tg（α－2φ）≤0

于是機(jī)構(gòu)的自鎖條件為

α≤

2φ

2）分別取滑塊2、3為分離體列出力平衡方程式解：1）作出各移動副的總反力。G

FFR23FR32FR13FR12FR13G

FFR12FR23FR32F=Gtg（α－2φ）通過以上分析，判斷機(jī)構(gòu)是否自鎖可采用以下方法：1、分析驅(qū)動力是否作用于摩擦角（或摩擦圓）之內(nèi)；2、機(jī)械效率是否等于或小于零；