《機(jī)械原理》機(jī)械的效率和自鎖.ppt

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第五章機(jī)械的效率和自鎖,基本要求：建立正確、全面的機(jī)械效率的概念；掌握簡單機(jī)械的效率和自鎖條件的求解方法。重點(diǎn)：機(jī)械的效率；自鎖現(xiàn)象及自鎖條件。難點(diǎn):機(jī)械效率的概念及機(jī)械的自鎖和自鎖條件。,5-1機(jī)械的效率,一、機(jī)械中的功：,驅(qū)動(dòng)功(輸入功)Wd——作用在機(jī)械上的驅(qū)動(dòng)力所作的功有效功(輸出功）Wr——克服生產(chǎn)阻力所作的功損耗功Wf——克服有害阻力所作的功。,二、機(jī)械的效率：,輸出功和輸入功的比值。反映了輸入功在機(jī)械中有效利用的程度。,機(jī)械效率η：,或：,機(jī)械效率的表達(dá)形式,功率表達(dá)形式：,力（矩）表達(dá)形式：,例如斜面機(jī)構(gòu),其機(jī)械效率可如下求出。,根據(jù)力的平衡條件,,,,,對(duì)于計(jì)算單個(gè)機(jī)構(gòu)的效率，通常用力或力矩形式的計(jì)算公式計(jì)算較為方便。對(duì)于由常用機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)副組成的機(jī)械系統(tǒng)，因常用機(jī)構(gòu)的效率通過實(shí)驗(yàn)積累的資料可以預(yù)先估定，其系統(tǒng)的總的機(jī)械效率則可計(jì)算求出。,三、機(jī)組的效率：,1、串聯(lián)機(jī)組,設(shè)機(jī)組的輸入功率為Nd,各機(jī)器的效率為η1、η2…ηk，Nk為機(jī)組的輸出功率。于是機(jī)組的機(jī)械效率為,即串聯(lián)機(jī)組的總效率等于組成該機(jī)組的各個(gè)機(jī)器的效率的連乘積。,2、并聯(lián)機(jī)組,總輸出功率為,ΣNr=N1+N2+……+Nk=N1η1+N2η2+……+Nkηk,總輸入功率為,ΣNd=N1+N2+……+Nk,所以總效率為,并聯(lián)機(jī)組的總效率不僅與各機(jī)器的效率有關(guān)，而且也與各機(jī)器所傳遞的功率有關(guān)。,3、混聯(lián)機(jī)組,兼有并聯(lián)和混聯(lián)的機(jī)組。,設(shè)各機(jī)器中效率最高最低者分別為ηmax和ηmin則有：,ηmin<η,<ηmax,例:,解:,如圖所示為一輸送輥道的傳動(dòng)簡圖。設(shè)已知一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)的效率為0.95；一對(duì)圓錐齒輪傳動(dòng)的效率為0.92(均已包括軸承效率)。求該傳動(dòng)裝置的總效率。,此傳動(dòng)裝置為一混聯(lián)系統(tǒng),圓柱齒輪1、2、3、4為串聯(lián),圓錐齒輪5-6、7-8、9-10、11-12為并聯(lián)。,此傳動(dòng)裝置的總效率,5-2機(jī)械的自鎖,一、機(jī)械的自鎖,由于摩擦力的存在，無論驅(qū)動(dòng)如何增大也無法使機(jī)械運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。,二、自鎖現(xiàn)象的意義,1）設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，為了使機(jī)械實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)，必須避免機(jī)械在所需的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生自鎖；,2）一些機(jī)械的工作需要其具有自鎖特性。,1.運(yùn)動(dòng)副的自鎖：,三、發(fā)生自鎖的條件,Ffmax=FNtgφ=Fntgφ,當(dāng)β≤φ時(shí)，可知,自鎖,此時(shí)：,1）移動(dòng)副：,Md=Fa,同樣，亦產(chǎn)生了自鎖。,2）轉(zhuǎn)動(dòng)副：,FR=F,Mf=FR?=F?,此時(shí)：,而如前述，軸承對(duì)軸頸的摩擦力矩為,2.機(jī)械自鎖的一般條件條件：,機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)，無論驅(qū)動(dòng)力多么大，都不能超過由它所產(chǎn)生的摩擦阻力。,當(dāng)h=0時(shí)，機(jī)械處于臨界自鎖狀態(tài)；當(dāng)h<0時(shí)，其絕對(duì)值越大，表明自鎖越可靠。,,例1:如圖所示螺旋千斤頂當(dāng)機(jī)構(gòu)反行程自鎖時(shí)，η≤0，得,即該螺旋千斤頂?shù)淖枣i條件為,α≤φv,例2：如圖所示，為一斜面壓榨機(jī)，，求在Q作用下的自鎖條件。,2）分別取滑塊2、3為分離體,列出力平衡方程式,解：1）作出各移動(dòng)副的總反力。,力多邊形中，根據(jù)正弦定律得：,提問：如P力反向，該機(jī)械發(fā)生自鎖嗎？,Q=R23cos(α-2φ)/cosφ,P=R32sin(α-2φ)/cosφ,令P≤0得：,P=Qtg(α-2φ),tg(α-2φ)≤0,α≤2φ,,,,,,例3、偏心卡具：在工件反力作用下的自鎖條件,,,,,,A,B,F去除后，卡具不松脫，則必須使反力FR23與摩擦圓?相割,,F,由幾何條件：,S–S1??,由直角三角形ABC知：,又由直角三角形OAE知：,自鎖條件：,,例4、凸輪機(jī)構(gòu)推桿：在凸輪推力F作用下的避免自鎖條件l=?,水平力平衡：,力矩平衡：,不發(fā)生自鎖：,通過以上分析，判斷機(jī)構(gòu)是否自鎖可采用以下方法：,1、分析驅(qū)動(dòng)力是否作用于摩擦角（或摩擦圓）之內(nèi)；2、機(jī)械效率是否等于或小于零；3、阻抗力是否等于或小于零；4、驅(qū)動(dòng)力是否等于或小于最大摩擦力。,要做到正確確定機(jī)械的自鎖條件，一是要清楚機(jī)械自鎖的概念；二是要清楚機(jī)械是正行程自鎖，還是反行程自鎖；三是要根據(jù)機(jī)械的具體情況，選用簡便的機(jī)械自鎖條件確定的方法。,自鎖問題小結(jié),作業(yè),5-6、5-7、5-8,謝謝大家！,