第五章 机械的效率.ppt

1、第五章机械的效率和自锁,学习要求： 能对运动副中的摩檫进行分析和计算 能确定简单机械的机械效率及自锁条件 内容提要： 机械的效率 机械效率为机械的输出功与输入功之比 表达式形式为WWWW 式中W，W，W分别表示机构的输出功、输入功和损失功 PPPP,PPPP 式中P，P，P分别表示机构的输入功率，输出功率和损失功率。 PPPP 式中F，M分别为机械的理想驱动力、理想驱动力矩；，分别为机械的实际驱动力，实际驱动力矩 对于整台机械或由许多机器组成的机组，机组的总效率按下列三种不同的组成方式分别计算： 串联PP,并联: 混联: 机械的自锁 有些机械，就其机构是可以运动的，但由于摩檫的存在，却会出现无

2、论如何增大驱动力，也无法使其运动的现象，这种现象为机械的自锁 判断机械是否自锁的方法： 根据运动副的自锁条件判定运动副是否自锁： 移动副的自锁条件为驱动力作用于摩檫角之内，即，其中为传动角；,转动副的自锁条件为驱动力作用于摩檫圆之内，即，其中为驱动力臂长； 螺旋副的自锁条件为螺纹升角小于或等于螺旋副的摩檫角或当量摩檫角，即 根据机械效率小于或等于零的条件来确定，即 根据机械自锁时生产阻力来确定 根据机械自锁时生产阻力G来确定 根据作用于构件上的驱动力的有效分力总是小于或等于由其所能引起的最大摩檫力的条件来确定,一、填空 1、移动副的自锁条件是 传动角小于摩擦角或当量摩擦角v ，转动副的自锁条件

3、是 外力作用线与摩擦圆相交或相切 ，螺旋副的自锁条件是 螺旋升角小于摩擦角或当量摩擦角v 。 2、矩形螺纹和梯形螺纹用于 传动 ，而三角形螺纹用于 联接 。 3、从效率的观点来看，机构的自锁条件是 效率恒小于或等于零 ；对于反行程自锁的机构，其正行程的机械效率一般小于 50 。 4、槽面摩擦力比平面摩擦力大是因为 槽面的法,向反力大于平面的法向反力 。 5、所谓自锁机构，即在 反行程 时不能运动，而在行程时，它的效率一般小于 50 。 6、机械发生自锁的实质是 驱动力所能做的功总是小于或等于克服由其可能引起的最大摩擦阻力所需要的功 。 7、机械效率等于 输出 功与 输入 功之比，它反映了 输入

4、 功在机械中的有效利用程度。 8、提高机械效率的途径有， 尽量简化机械传动系统 ， 选择合适的运动副形式 ， 尽量减少构件尺寸 ， 减少摩擦 。 9、并联机组的总效率不仅与各机器的 效率 有,关，而且与各机器传递到 输入功的分配方式 有关。 10、单运动副机械自锁的原因是驱动力 交于 摩擦锥。 11、机械中采用环形支承的原因是 避免轴端中心压强过大 。 12、机械出现自锁是由于 机械效率小于零 。 二、简答 1、何谓机构的自锁？举出两种工程中利用机械自锁完成工作要求的实例。 答：当机构的驱动力克服不了由其引起的摩檫力时，机构不能运动的现象称为自锁。 如：螺旋千斤顶、斜面压榨机等。,2、当作用在

5、转动副中轴颈上的外力为一单力，并分别作用在其摩擦圆之内、之外或相切时，轴颈将作何种运动？ 答：外力作用在摩檫圆之外，则驱动力矩大于摩檫力矩，轴颈将加速运动。 外力作用线与摩檫圆相切，则驱动力矩等于摩檫力矩，轴颈在轴承中处于临界自锁状态，轴颈作等速转动或静止不动。 外力作用线与摩檫圆相割，即驱动力小于最大摩檫力矩，轴颈发生自锁。 3、当作用在转动副中轴颈上的外力为一力偶距时，也会发生自锁吗？,外力作用线与摩檫圆相割，即驱动力小于最大摩檫力矩，轴颈发生自锁。 3、当作用在转动副中轴颈上的外力为一力偶距时，也会发生自锁吗？ 答：会，当M外Mf时发生自锁。 4、自锁机械根本不能运动，对吗？ 答：错误。

6、自锁本身可以运动，它只有在满足自锁条件的情况下才不能运动。 5、通过对串联机组及并联机组的效率计算，对我们设计机械传动系统有何重要启示？ 答：通过对串联机组及并联机组的效率计算，得出只要机组中任一机器的效率很低就会使整个机组的效率极低。且串联机器的数目越多，机械效,率也越低。而要提高并联机组的效率，应着重提 高并联机组的效率，应着重提高穿体功率大的传动路线的效率。 6、何谓机械效率？用力或力矩形式表达的机械效率公式=Fo/F=Mo/M来计算机构的效率，其数值是否一定能代表此机构对输入功有效利用的程度？为什么？ 答：机械的输出功与输入功之比称为机械效率用FFMM来计算机构的效率，其数值一定能代表

7、此机构对输入功有效利用的程度,因为GGFF GGFoF1 = F oF/FF =Fo/F,同里可得=Mo/M,5-1图示为一摆动凸轮机构已知各部分尺寸和接触面的摩擦系数，转动副、处的虚线圆代表摩擦圆试画出在作用下的各运动副总反力位置和方向,解：,5-2已知各构件的尺寸,机构的位置,各运动副中的摩擦系数f及摩擦圆半径,如图示,M1为驱动力矩,Q为阻力.在图上画出各运动副反力的方向和作用线.,解：,5-3如图所示,构件为一凸轮机构的推杆,它在力P的作用下沿导轨2向上运动,设两者的摩擦系数f=0.2,试问为了避免发生自锁,导轨的长度L应满足什么条件? 解:摩擦角=arctan0.2. 画出构件1所受运动副反力 及 ,画出构件1上所受力的矢量封闭多边形,如答图,得,对B点取矩: 要使杆1不自锁,必须满足:,5-4图示定滑轮2的直径为D,虚线圆为转动副A中的摩擦圆,其半径为,F为驱动力,垂直向下.若不计绳与轮间的摩擦力,试: (1)在图示标出转动副A中的总反力R12的位置和方向; (2)求使重物Q等速上升的驱动力F(用Q表示) (3)求该滑轮的机械效率. 解:(1)见图 (2)R12=F+Q (F-Q)D/2=(F+Q),(3),5-5图示铰链机构中,各铰链处细实线小圆为摩擦圆,Md为驱动力矩,Mr为生产阻力矩.