广工大机械原理课件05机构的效率与自锁

第5章机械的效率和自锁5-1机械的效率5-2机械的自锁基本要求:熟练掌握机械效率的概念、各种表达形式掌握机械效率的计算方法正确理解自锁的概念、掌握确定自锁条件的方法了解提高机械效率的途径作用在机械上的力:驱动力F、生产阻力Q、有害阻力Ff作用力所作的功：

输入功Wd

、输出功Wr

、

损耗功Wf力所具有的功率：

输入功率Nd

、输出功率Nr

、损耗功率Nf通常，将驱动力做的功称为输入功(Wd)；克服生产阻力做的功称为输出功(Wr)；克服有害阻力做的功称为损耗功(Wf)。机械效率h：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。§5-1机械的效率一、机械效率的概念1功或功率形式表达效率功表示：功率表示：由于实际中，损耗功率不可能为零，故效率始终小于1减小损耗功率（主要减小摩擦损耗），可以提高效率简单传动机构和运动副的效率：表5-1／P69二、机械效率的表达形式2力或力矩形式表达效率对理想机械：不存在摩擦理想驱动力：F0<F理想机械的效率：效率表达：FvFGvQM

MMr

r（克服同样的生产阻力）输入输出对理想机械：不存在摩擦，驱动力一定理想机械生产阻力：G0>G理想机械的效率：效率表达：FvFGvGM

MMr

r(同样的驱动力)输入输出2力或力矩形式表达效率串联系统总效率等于各台机器的效率的连乘积总效率与各台机器传递的功率大小无关串联的级数越多，系统的效率越低2k

1

2

k

PdP1P2Pk-1Pk1三、机械系统的机械效率并联系统总效率不仅与各台机器的效率有关，而且与各台机器传递的功率大小有关总效率主要取决于传递功率最大的机器2k

1

1

2

kPdP1P2PkP’1P’2P’kPd=P1+P+Pk总输入功率Pr=P’1+P’2+P’k总输出功率效率若各台机器的输入功率相等若各台机器的效率相等混联系统PdP1P2P’2P’3P’4P”2P”3P”4P”5213’4’3”4”5”影响效率的主要原因：摩擦损耗。减小摩擦从三个方面考虑：设计、制造、使用维护。设计时提高效率的措施：尽量简化机械系统。采用最简单的机构满足工作要求，使传递功率通过的运动副最少选择适当的运动副形式。转动副易保证精度，效率高；移动副不易保证精度，效率低减小构件尺寸。如轴径增大时会使摩擦力矩增大，机械易发生自锁减少运动副中的摩擦。如矩形螺纹效率高于三角螺纹；平面摩擦效率高于槽面摩擦；滚动摩擦效率高于滑动摩擦；表面精度高效率高于表面精度低；选用摩擦系数小的材料；合理润滑等减少动载荷四、提高机械效率的措施定义：实际中，由于摩擦力的存在和驱动力作用方向问题，有时会出现无论驱动力多大，机器均不能运转的现象自锁条件：h

0

<1有如下三种情况:

1.>0Wr

>0有输出功Wr

2.=0

Wr=0Wd

=Wf

输入功全部用以克服摩擦力,机械原来运转只能保持空转，机械原静止仍只能静止不动3.

<0

Wr<0Wd

<Wf

机械原静止仍静止,原运动也将减速最终停止运动

0，是不能使机械启动运转的,这种现象称为机械的自锁§5-2机械的自锁一、自锁的概念斜面摩擦的效率和自锁正行程：反行程：驱动力驱动力阻力自锁条件：αj21Pv12G2P’v121G二、移动副的自锁轴径摩擦的自锁摩擦圆=fvrMf=FR21

摩擦力矩只有单一力G作用时，驱动力矩Md=Ge当G力作用在摩擦圆之内或与摩擦圆相切时，e

Md=Ge<Mf=FR21

而FR21

G故，无论驱动力G如何大，轴径无法运转，自锁只有当G力作用在摩擦圆之外时，才不自锁三、转动副的自锁12rFR21eGGGGG正行程（拧紧）：反行程（旋松）：自锁条件：αjv驱动力矩摩擦阻力矩驱动力：1.矩形螺纹和三角螺纹哪一种效率高，宜用于传动？2.矩形螺纹和三角螺纹哪一种易自锁，宜用于联接？思考：四、螺旋副的效率和自锁例题：确定斜面压榨机的自锁条件。各摩擦面的摩擦系数均为f。解：分别以2、3为分离体1P2αGP3Pv21v31v32jFR32jFR12FR12FR32α-2j900+j900-(α-j)jFR23FR13FR23FR13G900-（α-2j）α-j令P0自锁条件：α2j900-j机械通常有正反两个行程，它们的机械效率一般并不相等。反行程的效率小于零的机械称自锁机械自锁机械在正行程中效率一般都较低，宜用于传递功率较小的场合自锁机构常用于某些夹具、螺栓联接、起重装置和压榨机等机械上五、自锁的应用偏心夹具在作用力P作用下，工件2被压紧，产生压紧力，作用力