第五章机械的效率和自锁

第五章机械的效率和自锁1．基本内容：（1）机械的效率；（2）机械的自锁2．基本要求：（1）明确机械效率和自锁的概念；（2）能分析简单机械的效率和自锁条件；第五章机械的效率和自锁3．重点难点：重点：确定机构的瞬时机械效率和机构的自锁条件。难点：机械的自锁条件及其应用。第五章机械的效率和自锁第一节机械的传动效率1.机械效率的定义及其表达形式驱动功(输入功)

Wd

——作用在机械上的驱动力所作的功有效功(输出功）Wr

——克服生产阻力所作的功损耗功Wf

——克服有害阻力所作的功。Wd＝Wr

＋Wf机械稳定运转时,在一个循环中有：第五章机械的效率和自锁机械效率η

：输出功和输入功的比值。反映了输入功在机械中有效利用的程度。损失系数第五章机械的效率和自锁机械效率的其他表达形式：机械的效率也可以用两种力之比或力矩之比的形式表示。

假设在该机械传动装置中不存在摩擦(这样的机械称为理想机械)，且设

为对应于克服同一生产阻力时理想机械所需的理想驱动力，或设

为对应于同一驱动力时理想机械所能克服的理想生产阻力，则对于理想机械：第五章机械的效率和自锁机械效率也等于在克服同样生产阻力的情况下，理想驱动力与实际驱动力之比，或等于在同一驱动力情况下，所能与理想生产阻力之比。克服的实际生产阻力第五章机械的效率和自锁机械效率也可以用力矩的形式表示：和：为克服同样生产阻力情况下的理想驱动力矩和实际驱动力矩；

分别为在同一驱动力情况下，所能克服的实际生产阻力矩和理想生产阻力矩。和：

例：如斜面机构,其机械效率。

根据力的平衡条件

1）正行程V1212FFN21Ff21FR21GFFR21+G2）反行程V1212F'FN21Ff21FR21GF'FR21-G1）、串联机组设机组的输入功率为Nd,各机器的效率为η1、η2…ηk，

Nk为机组的输出功率。于是机组的机械效率为12kNdN1N2Nk-1Nkη1η2ηk2.组合机构的机械效率第五章机械的效率和自锁即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。

2）、并联机组12kNdN1N2NkNkη1η2ηkN2N1总输出功率为

ΣNr=N1´+N2´+……+Nk´=N1η1+N2η2+……+Nkηk

总输入功率为

ΣNd=N1+N2+……+N

k

注意！η<min{η1，η2，ηk}所以总效率为设为分流系数注意！min{ηj}<η<max{ηj}并联机组的总效率不仅与各机器的效率有关，而且也与各机器所传递的功率有关。

3）、混联机组兼有并联和混联的机组。例: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为串联圆锥齿轮5-6、7-8、9-10、11-12为并联。此传动装置的总效率机械的自锁：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。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。第二节机械的自锁条件第五章机械的效率和自锁运动副的自锁：V12FfmaxFNFRFFnFtβFfmax=FNtgφ=Fntgφ

当β≤φ时，可知自锁1）移动副：1.从受力的角度分析机械自锁条件Md=

Fa

同样，亦产生了自锁。2）转动副：FR21=

FMf=FR21

=F而如前述，轴承对轴颈的摩擦力矩为21rOFR21FN21Ff21aF第五章机械的效率和自锁作用在摩擦角内；在转动副中，作用于摩擦圆之内。综上所述，机械是否发生自锁，与其驱动力作用线的位置及方向有关。在移动副中，机械自锁的条件是驱动力机械自锁的条件是驱动力第五章机械的效率和自锁机械自锁条件还可以从生产阻力方面来分析:由于机械自锁时，机械已经不能运动，所以其克服的生产阻力≤0。＜0意味着只有当阻抗力变为驱动力时，才能使机械产生运动，否则将自锁。。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。

当h=0时，机械处于临界自锁状态；

当h<0时，其绝对值越大，表明自锁越可靠。

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。h02．从效率角度分析机械自锁条件第五章机械的效率和自锁例：螺旋副中放松螺母时（即反行程）的自锁条件。

12G/2G/2GGF自锁时则有:

≤

第五章机械的效率和自锁。例:如图所示为一气动夹具。为气动活塞作用于楔块2的水平驱动力，为压板4加于滑块3的压力（它与夹紧力大小相等而方向相反），为楔块2的倾斜角，各摩擦面间的摩擦角为。求该机构正反行程的效率及反行程的自锁条件（即当力不再作用时，夹具不会在力的作用下自行松脱的条件）。第五章机械的效率和自锁。正行程1）作出各移动副的总反力。2）分别取滑块2、3为分离体楔块2:

滑块3:由正弦定理得:

第五章机械的效率和自锁正行程时的机械效率为:反行程

反行程自锁时，≤0则有自锁条件为：第五章机械的效率和自锁。例：在如图示的偏心夹具中，已知偏心圆盘1的半径及其偏心距，轴颈O的半径和当量摩擦系数，偏心圆盘1和工件2之间的摩擦系数。求去掉压紧力后夹具不会自动松脱的楔紧角。第五章机械的效率和自锁。例:如图所示为一对心凸轮机构，已知从动件的悬臂长h，导路长L，凸轮的向径r，凸轮轴颈A处半径为r’，f1、f2分别为从动件与凸轮、从动件与导路之间的摩擦系数，fv为凸轮轴颈处的当量摩擦系数，α为凸轮机构的压力角，Q为从动件所受的载荷，M为凸轮的驱动力矩。