西北工大版机械原理课件第5章机械的效率与自锁.ppt

第五章机械的效率和自锁 1 掌握机械的效率的概念及各种表达式 2 熟练机械效率的计算方法 3 理解机械自锁的概念及确定自锁的条件 一 机械运转时的功能关系 5 1机械的效率 1 动能方程 机械运转时 所有作用在机械上的力都要做功 由能量守恒定律知 所有外力之功等于动能增量 2 机械的运转 Wd Wr Wf WG E 0 0 输入功大于有害功之和 Wd Wr Wf WG E E0 a 启动阶段速度0 动能0 E b 稳定运转阶段 在一个循环内有 Wd Wr Wf E E0 0 匀速稳定阶段 常数 任意时刻都有 变速稳定阶段 在 m上下周期波动 t t Tp WG 0 E 0 Wd Wr Wf Wd Wr Wf E E0 0 Wd Wr Wf c 停车阶段 0 Wd Wr Wf WG E E0 0 输入功小于有用功与损失功之和 输入功总是等于有用功与损失功之和 二 机械的效率 机械在稳定运转阶段恒有 比值Wr Wd反映了驱动功的有效利用程度 称为机械效率 Wr Wd 用功率表示 Pr Pd 分析 总是小于1 当Wf增加时将导致 下降 设计机械时 尽量减少摩擦损失 措施有 Wd Wr Wf b 考虑润滑 c 合理选材 1 Wf Wd Wd Wf Wd Pd Pf Pd 1 Pf Pd a 用滚动代替滑动 作者 潘存云教授 F0 用力的比值表示 GvG FvF Pr Pd 对理想机械 有理想驱动力F0 0 Pr Pd GvG F0vF 代入得 F0vF FvF F0 F 用力矩来表示有 M0 M 1 重要结论 计算螺旋副的效率 拧紧 理想机械 M0 d2Gtan 2 M0 M 拧松时 驱动力为G M 为阻力矩 则有 实际驱动力 G 2M d2tan v 理想驱动力 G0 2M d2tan G0 G 以上为计算方法 工程上更多地是用实验法测定 表5 1列出由实验所得简单传动机构和运动副的机械效率 P69 P70 tan tan v tan v tan 计算斜面机构的效率 上行 F0 F tan tg 下行 0 tan tg 复杂机械的机械效率计算方法 1 串联 2 并联 总效率 不仅与各机器的效率 i有关 而且与传递的功率Pi有关 设各机器中效率最高最低者分别为 max和 min则有 min max 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 无论F多大 滑块在P的作用下不可能运动 发生自锁 当驱动力的作用线落在摩擦锥内时 则机械发生自锁 法向分力 Fn Fcos 5 2机械的自锁 水平分力 Ft Fsin 正压力 N21 Fn 最大摩擦力 Fmax fN21 当 时 恒有 工程意义 设计新机械时 应避免在运动方向出现自锁 而有些机械要利用自锁进行工作 如千斤顶等 分析平面移动副在驱动力P作用的运动情况 Ft Fmax Fntg Fntg 一 含移动副的机械 当回转运动副仅受单力F作用时 最大摩擦力矩为 Mf FR 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 二 含转动副的机械 作者 潘存云教授 应用实例 图示钻床夹具在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 由此可求出夹具各参数的几何条件为 在直角 ABC中有 在直角 OEA中有 反行程具有自锁条件为 s s1 esin Dsin 2 s OE s1 AC 分析 若总反力FR23穿过摩擦圆 发生自锁 Dsin 2 esin 当机械出现自锁时 无论驱动力多大 都不能运动 从能量的观点来看 就是 由此判断是否自锁及出现自锁条件 说明 0时 机械已不能动 外力根本不做功 已失去一般效率的意义 仅表明机械自锁的程度 且 越小表明自锁越可靠 即 0 驱动力做的功永远 由其引起的摩擦力所做的功 作者 潘存云教授 举例1 求螺旋千斤顶反行程的机械效率 0 得自锁条件 tan v 0 令 tan v tan v v 8 7 若取 f 0 15 作者 潘存云教授 例2求图示斜面压榨机的机械效率 力多边形中 根据正弦定律得 G FR23cos 2 cos 大小 方向 大小 方向 F FR32sin 2 cos 令F 0得 F Gtan 2 tan 2 0 2 根据不同的场合 应用不同的机械自锁判断条件 驱动力在运动方向上的分力Pt F摩擦力 令生产阻力Q 0 令 0 驱动力落在摩擦锥或摩擦圆之内 本章重点 自锁的概念 以及求简单机械自锁的几何条件 机械效率 的计算方法 机构中不同运动副中总反力作用线的确定 不同运动副中摩擦力与载荷之间的关系 摩擦角或摩擦圆的概念 方向 大小 一 填空 1 设机器中的实际驱动力为 在同样的工作阻力和不