机械原理机械效率与自锁

1、机械原理机械效率与自锁第1页，共18页，2022年，5月20日，2点41分，星期四一、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：Nr / Nd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+Wf1Wf /Wd (WdWf) /Wd(NdNf) /Nd1Nf /Nd a)用滚动代替滑动, b)考虑润滑,c)合理选材, d)减小轴颈半径 51 机械的效率第2页，共18页，2022年，5月20日，2点41分，星期四F0vFvGG作者：潘存云教授理想机械用力(力矩)的比值表示

2、 ：G vG /F vFNr / Nd对理想机械，当工作阻力G一定时，有理想驱动力F00Nr / Nd = G vG /F0 vF代入得: F0 vF / F vFF0 / F用力矩来表示有：Md0 / Md1FvFvGG机械重要结论：例如，求图43所示的斜面机构的效率：1)正行程效率为：第3页，共18页，2022年，5月20日，2点41分，星期四计算螺旋副的效率：拧紧时： 理想机械： M0（d2 G tg） / 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/d2 tg(-v )理想驱动力： G0=2M/d2 tg G0/G以上为效率计算方法，工程上更多地是用

3、实验法测定 ，表51列出由实验所得简单传动机构和运动副的机械效率(P69-P70)。tg/tg(v )tg(-v ) / tg2）反行程效率为：第4页，共18页，2022年，5月20日，2点41分，星期四表5-1 简单传动机械和运动副的效率名 称传 动 形 式效率值备 注圆柱齿轮传动67级精度齿轮传动 0.980.99 良好跑合、稀油润滑 8级精度齿轮传动 0.97 稀油润滑 9级精度齿轮传动 0.96 稀油润滑 切制齿、开式齿轮传动 0.940.96 干油润滑 铸造齿、开式齿轮传动 0.90.93圆锥齿轮传动67级精度齿轮传动 0.970.98 良好跑合、稀油润滑 8级精度齿轮传动 0.94

4、0.97 稀油润滑 切制齿、开式齿轮传动 0.920.95 干油润滑 铸造齿、开式齿轮传动 0.880.92蜗杆传动自锁蜗杆 0.400.45单头蜗杆 0.700.75双头蜗杆 0.750.82 润滑良好 三头、四头蜗杆 0.800.92圆弧面蜗杆 0.850.95第5页，共18页，2022年，5月20日，2点41分，星期四续表5-1 简单传动机械和运动副的效率名 称传 动 形 式效率值备 注带传动平型带传动 0.900.98滑动轴承球轴承 0.99 稀油润滑 滚子轴承 0.98 稀油润滑 滑动螺旋 0.300.80滚动螺旋 0.850.95V型带传动 0.940.96套筒滚子链 0.96无声

5、链 0.97链传动平摩擦轮传动 0.850.92摩擦轮传动润滑良好槽摩擦轮传动 0.880.900.94 润滑不良0.97 润滑正常0.99 液体润滑滚动轴承螺旋传动第6页，共18页，2022年，5月20日，2点41分，星期四作者：潘存云教授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Ni有关。设各机器中效率最高最低者分别为max和min 则有：NdNkN1N2Nk-112kN1N2NkN1N2Nk12kNdNrminmax第7页，共18页，2022年，5月20日，2点41分，星期四作者：潘存云教授NdNkN1N212N”rNr作者：潘存云

6、教授NdNkN1N2Nd2 N”d2N”d3Nd3NrN”r1233“44“N1N2Nd2 N”d2N”d3Nd3NrN”r1233“44“NdNk3.)混联方法：先分别计算，合成后按串联或并联计算。作者：潘存云教授Nr并联计算串联计算N”rNr串联计算第8页，共18页，2022年，5月20日，2点41分，星期四P1P2P2 P”2PrP”r1233“44“5“Pd例题,如图所示的机械传动中，已知各传动机构的效率，并已知输出功率分别为5kW和0.2kW。求该机械传动装置的机械效率。解第9页，共18页，2022年，5月20日，2点41分，星期四作者：潘存云教授摩擦锥v2121无论F多大，滑块在P

7、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 52 机械的自锁水平分力： Ft=Fsin正压力： N21=Fn 最大摩擦力 ：Fmax = f N21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F作用的运动情况： N21Ft Fmax= Fn tg = FntgF21FR21FFtFnG一、含移动副的机械 第10页，共18页，2022年，5月20日，2点41分，星期四作者：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当力F的作

8、用线穿过摩擦圆(a G0驱动力做的功永远由其引起的摩擦力所做的功第12页，共18页，2022年，5月20日，2点41分，星期四作者：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： tg(-v ) 0令 tg(-v ) / tgvv =8.7若取： f =0.15作者：潘存云教授第13页，共18页，2022年，5月20日，2点41分，星期四作者：潘存云教授作者：潘存云教授FR13FR2390+90-+2-90-(-)-290-132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：FFR32GG = FR23 cos(-2)/cosGFFR32v32FR13

9、 + FR23 + G = 0 大小： ？ ？ 方向： FR32 + FR12 + F = 0 大小： ？ ？方向： F = FR32 sin(-2)/cos 令F0得：F= Gtg(-2)tg(-2)02由FR32-FR23可得：FR13FR23FR12FR12-第14页，共18页，2022年，5月20日，2点41分，星期四作者：潘存云教授1DA3O2BODA123举例(3)：图示偏心夹具在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

10、 =OEs1 =AC e分析：若总反力FR23穿过摩擦圆-发生自锁=(Dsin) /2 =esin() -FFR23Bss1EEOACBC第15页，共18页，2022年，5月20日，2点41分，星期四注意： 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PtF摩擦力。令生产阻力Q0；令0；驱动力落在摩擦锥或摩擦圆之内；第16页，共18页，2022年，5月20日，2点41分，星期四作业: 55，56，57，58，补充题本章重点：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（注：由力或力矩计算）；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；第17页，共18页，