第05章+机械的效率和自锁.ppt

第五章机械的效率和自锁,51机械的效率,52机械的自锁,5-1机械的效率,或,一、各种功及其相互关系,驱动功Wd（输入功）：作用在机械上的驱动力所作的功。有益功Wr（输出功）：克服生产阻力所作的功。损耗功Wf：克服有害阻力（运动副的摩擦力）所作的功。,WdWrWf,二、机械效率h,机械效率是有益功（输出功）和输入功的比值，它可以反映输入功在机械中有效利用的程度。,将式WdWrWf两边都除以t,Pd、Pr、Pf分别为输入功率、输出功率和损耗功率。,二、机械效率（续）,NdNrNf,或：,三、提高机械效率的方法,1、尽量简化机械传动系统，使传递通过的运动副数目越少越好（结构优化）；,2、减少运动副中的摩擦（有哪些方法？）。,损失率：,四、机械效率的计算,1.定义公式:,输入功（功率率）：通常由旋转机械提供，其功的计算式为：,有用功：执行机有直线运动也有旋转运动,功,功率,直线运动：功,功率,旋转运动：功,功率,四、机械效率的计算,2.其他形式:,输出机阻力或阻力矩一定时，考察输入,四、机械效率的计算,2.其他形式:,输入力或力矩一定时，考察输出,机械效率的统一形式：,不考虑摩擦（=0）：,四、机械效率的计算,3.螺旋机构的效率计算实例,1）拧紧：,考虑摩擦：,不考虑摩擦时：,2）拧松：,考虑摩擦时：,该机组的机械效率为：,串联机组的总效率等于组成该机组的各个机器的效率的连乘积。,四、机械效率的计算,4.机组效率的计算,1）串联,串联的级数越多，系统的总效率越低。,总输出功率为:,总效率为：,四、机械效率的计算,2）并联,总输入功率为：,Nd=N1+N2+Nk,Nr=N1+N2+Nk=N1h1+N2h2+Nkhk,N1=N2=Nk时,h1=h2=hk时,则机组的总效率为:,四、机械效率的计算,设机组串联部分的效率为h，并联部分的效率为h,3）混联,简单传动机械和运动副的效率见书P69表5-1（下页）,例1:,解:,如图所示为一输送辊道的传动简图。设已知一对圆柱齿轮传动的效率为0.95；一对圆锥齿轮传动的效率为0.92(均已包括轴承效率)。求该传动装置的总效率。,此传动装置为一混联系统,圆柱齿轮1-2、3-4为串联,此传动装置的总效率,圆锥齿轮5-6、7-89-10、11-12为并联。,5-2机械的自锁,一、机械的自锁,由于摩擦力的存在，无论驱动如何增大也无法使机械运动的现象。,二、自锁现象的意义,1）设计机械时，为了使机械实现预期的运动，必须避免机械在所需的运动方向发生自锁；,2）一些机械的工作需要其具有自锁特性。,垂直分力Pn：所能引的最大摩擦力,三、发生自锁的条件,1.滑块实例,滑块1与平台2组成移动副。P为作用于滑块1上驱动力，b为力P与滑块1和平台2接触面的法线nn之间的夹角，为摩擦角。,力P分解为水平分力Pt和垂直分力Pn，有效分力Pt：推动滑块1运动的分力。,当bj时，,移动副发生自锁的条件是：驱动力作用在摩擦角之内。,滑块1不会发生运动,三、发生自锁的条件,2.转动副实例,力P为作用在轴颈上的单一外载荷。,当力P的作用线在摩擦圆之内（ar）时力P对轴颈中心的力矩,力P本身所能引起的最大摩擦力矩Mf=Rr=Pr,ar,MMf,不论力P如何增大，也不能驱使轴颈转动。,M=Pa,转动副发生自锁的条件是：驱动力为单力，且作用在摩擦圆之内。,三、发生自锁的条件,3.一般条件,机械发生自锁时，无论驱动力多么大，都不能超过由它所产生的摩擦阻力。,h0,当h=0时，机械处于临界自锁状态；当h0时，其绝对值越大，表明自锁越可靠。,也就是说，驱动力所作的功，总是小于或等于由它所产生的摩擦阻力所作的功。,作者：潘存云教授,应用实例：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。,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(),作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,例2求图示斜面压榨机的自锁条件。,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F0得：,F=Gtg(-2),tg(-2)0,2,三、发生自锁的条件,5.结论,1）所谓机械具有自锁性，是说当它所受的驱动力作用于其某处或按某方向作用时是自锁的，而在另外的情况下却是能够运动的。,驱动力在运动方向上的分力P