《機械原理》機械的效率和自鎖.ppt

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第五章機械的效率和自鎖,基本要求：建立正確、全面的機械效率的概念；掌握簡單機械的效率和自鎖條件的求解方法。重點：機械的效率；自鎖現象及自鎖條件。難點:機械效率的概念及機械的自鎖和自鎖條件。,5-1機械的效率,一、機械中的功：,驅動功(輸入功)Wd——作用在機械上的驅動力所作的功有效功(輸出功）Wr——克服生產阻力所作的功損耗功Wf——克服有害阻力所作的功。,二、機械的效率：,輸出功和輸入功的比值。反映了輸入功在機械中有效利用的程度。,機械效率η：,或：,機械效率的表達形式,功率表達形式：,力（矩）表達形式：,例如斜面機構,其機械效率可如下求出。,根據力的平衡條件,,,,,對于計算單個機構的效率，通常用力或力矩形式的計算公式計算較為方便。對于由常用機構和運動副組成的機械系統，因常用機構的效率通過實驗積累的資料可以預先估定，其系統的總的機械效率則可計算求出。,三、機組的效率：,1、串聯機組,設機組的輸入功率為Nd,各機器的效率為η1、η2…ηk，Nk為機組的輸出功率。于是機組的機械效率為,即串聯機組的總效率等于組成該機組的各個機器的效率的連乘積。,2、并聯機組,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,并聯機組的總效率不僅與各機器的效率有關，而且也與各機器所傳遞的功率有關。,3、混聯機組,兼有并聯和混聯的機組。,設各機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簡圖。設已知一對圓柱齒輪傳動的效率為0.95；一對圓錐齒輪傳動的效率為0.92(均已包括軸承效率)。求該傳動裝置的總效率。,此傳動裝置為一混聯系統,圓柱齒輪1、2、3、4為串聯,圓錐齒輪5-6、7-8、9-10、11-12為并聯。,此傳動裝置的總效率,5-2機械的自鎖,一、機械的自鎖,由于摩擦力的存在，無論驅動如何增大也無法使機械運動的現象。,二、自鎖現象的意義,1）設計機械時，為了使機械實現預期的運動，必須避免機械在所需的運動方向發(fā)生自鎖；,2）一些機械的工作需要其具有自鎖特性。,1.運動副的自鎖：,三、發(fā)生自鎖的條件,Ffmax=FNtgφ=Fntgφ,當β≤φ時，可知,自鎖,此時：,1）移動副：,Md=Fa,同樣，亦產生了自鎖。,2）轉動副：,FR=F,Mf=FR?=F?,此時：,而如前述，軸承對軸頸的摩擦力矩為,2.機械自鎖的一般條件條件：,機械發(fā)生自鎖時，無論驅動力多么大，都不能超過由它所產生的摩擦阻力。,當h=0時，機械處于臨界自鎖狀態(tài)；當h<0時，其絕對值越大，表明自鎖越可靠。,,例1:如圖所示螺旋千斤頂當機構反行程自鎖時，η≤0，得,即該螺旋千斤頂的自鎖條件為,α≤φv,例2：如圖所示，為一斜面壓榨機，，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）作出各移動副的總反力。,力多邊形中，根據正弦定律得：,提問：如P力反向，該機械發(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、凸輪機構推桿：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，判斷機構是否自鎖可采用以下方法：,1、分析驅動力是否作用于摩擦角（或摩擦圓）之內；2、機械效率是否等于或小于零；3、阻抗力是否等于或小于零；4、驅動力是否等于或小于最大摩擦力。,要做到正確確定機械的自鎖條件，一是要清楚機械自鎖的概念；二是要清楚機械是正行程自鎖，還是反行程自鎖；三是要根據機械的具體情況，選用簡便的機械自鎖條件確定的方法。,自鎖問題小結,作業(yè),5-6、5-7、5-8,謝謝大家！,