机械原理05(本科)-机械效率和自锁.ppt

第五章机械效率与自锁 5 1机械的效率 一 机械效率及其表达形式 1 机械效率 Wd Wr Wf 机械效率 Wr Wd 1 Wf Wd 损失不可避免 Wf 0 1 1 用功表示的机械效率 Wr Wd 1 Wf Wd2 用功率表示的机械效率 Pr Pd 1 Pf Pd3 用力 或力矩 表示的机械效率 2 机械效率的几种表达方式 右图中G为生产阻力 F为驱动力 分别为对应力的作用点处沿力作用线方向上的速度 和 GvG F0vF 假设机械中不存在摩擦 即理想机械 设理想驱动力用F0表示 此时输入功率与输出功率相等 即 同理 机械效率的力矩表示法 M0 M 机械效率可表示为 在克服同样生产阻力 力矩 的情况下 理想驱动力 力矩 与实际驱动力 力矩 之比值 二 机械效率的计算 斜面机构 滑块上升时 实际驱动力 F Gtan 理想驱动力 F0 Gtan F0 F tan tan 滑块下降时 G为驱动力 实际阻力 F Gtan 实际驱动力 G F cot 理想驱动力 G0 F cot G0 G tan tan 1 2 G 三 机组的效率 1 串联机组的效率 结论 1 串联机组的总效率等于各级效率的连乘积 2 串联机器越多 机械效率就越低 3 要提高串联机组的效率须减少串联机器的数目并提高效率最低的那一级机组的效率 min 2 并联机组的效率 作者 潘存云教授 3混联 先分别计算 合成后按串联或并联计算 并联计算 串联计算 串联计算 5 2机械的自锁 一 自锁的概念 对于有些机构 由于摩擦的存在 致使无论驱动力如何增大均不能使静止的机构产生运动 这种现象称之为自锁 二 研究自锁的目的 2 有些机构靠自锁原理来工作 如 机床卡具 螺纹联接 千斤顶 1 使运动机械避免在自锁点附近工作 因为此时的效率很低 G 摩擦力 Ff Fnf Fntg 发生自锁 法向分力 Fn Fcos 水平分力 Ft Fsin 若Ft Ff 静止的滑块仍然静止 Fntg 1 含移动副的机械 Fntg Fntg 三 自锁时的力学特征 2 1 结论 若 不论F多大 也无法使滑块移动 自锁条件 自锁 自锁 边界情况 不自锁 作者 潘存云教授 当回转运动副仅受单力F作用时 最大摩擦力矩为 Mf FR 自锁条件 当力F的作用线穿过摩擦圆 a 时 发生自锁 F M F a 产生的力矩为 2 转动副的自锁条件 注意到 F FR M Mf 若M Mf 静止的轴仍然静止 发生自锁 a 结论 若a 当力F的作用线穿过摩擦圆时不论M多大 也无法使轴转动 3 机械的自锁条件 1 从效率的观点来判断 若输入功Wd小于或等于其所能引起的最大损失功Wf 根据式5 1 a 1 Wf Wd此时 0 机器必发生自锁 由此可以得出 越小自锁越可靠 机械发生自锁的条件为 0 2 从生产阻抗力方面来判断 由于当自锁时 机械已不能运动 所以这时它所能克服的生产阻抗力G将小于或等于零 即 自锁条件 G 例1 斜面压榨机 在回弹力G作用下 F为阻抗力时 的自锁条件 设 摩擦角均为 1 构件3 G FR13 FR23 0 构件2 G FR13 FR23 0 由正弦定理得 令 F 0自锁条件 2 结束 作者 潘存云教授 例2 图示钻夹具在F力夹紧 去掉F后要求不能松开 即反行程具有自锁性 分析其几何条件 A B F S S1 由直角三