1、第五章第五章 機(jī)械的效率和自鎖機(jī)械的效率和自鎖 51 機(jī)械的效率機(jī)械的效率52 機(jī)械的自鎖機(jī)械的自鎖 51 機(jī)械的效率機(jī)械的效率一、概念一、概念 作用在機(jī)械上的力分為：驅(qū)動(dòng)力、生產(chǎn)阻力、有害力驅(qū)動(dòng)力、生產(chǎn)阻力、有害力。 這些力所作的功分別為：輸入功輸入功Wd、輸出功、輸出功Wr、損失功、損失功Wf 。 機(jī)械在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有：Wd=Wr+Wf =Wr / Wd 效率是反映輸入功在機(jī)械中的有效利用程度輸入功在機(jī)械中的有效利用程度。二、機(jī)械效率的計(jì)算表達(dá)式二、機(jī)械效率的計(jì)算表達(dá)式1、功表達(dá)式功表達(dá)式=Wr / Wd =1- Wf / Wd 2、功率表達(dá)式功率表達(dá)式=Pr / pd3、力表達(dá)式力表達(dá)式

2、 4、力矩表達(dá)式力矩表達(dá)式 圖5-1=Pr /Pd=GVG / (FVF) 設(shè)想在該機(jī)械中不存在摩擦， （這樣的機(jī)械稱為理想機(jī)械理想機(jī)械）。 其所需的驅(qū)動(dòng)力為理想驅(qū)動(dòng)力理想驅(qū)動(dòng)力F0對理想機(jī)械來說，其效率應(yīng)：0=1。故得： 0= GVG / (F0VF) =1 GVG=F0VF代入上式，得：= F0VF/FVF= F0/F=理想驅(qū)動(dòng)力理想驅(qū)動(dòng)力/實(shí)際驅(qū)動(dòng)力實(shí)際驅(qū)動(dòng)力 （5-4）* 力表達(dá)式力表達(dá)式 同理 ： = G / G 0 =實(shí)際生產(chǎn)阻力實(shí)際生產(chǎn)阻力/理想生產(chǎn)阻力理想生產(chǎn)阻力* 力矩表達(dá)式力矩表達(dá)式 = M0 / M =理想驅(qū)動(dòng)力矩理想驅(qū)動(dòng)力矩/實(shí)際驅(qū)動(dòng)力矩實(shí)際驅(qū)動(dòng)力矩 機(jī)械效率的確定，還

3、有用實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法來測定。 有關(guān)基本機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)副的機(jī)械效率見表基本機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)副的機(jī)械效率見表5- -1。組成機(jī)器的各基本機(jī)構(gòu)的聯(lián)接方式有：串聯(lián)、并聯(lián)、串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)混聯(lián)。串聯(lián)串聯(lián)：=123k* 串聯(lián)機(jī)器的效率和各機(jī)構(gòu)串聯(lián)機(jī)器的效率和各機(jī)構(gòu)的效率成正比，且組成器的效率成正比，且組成器的機(jī)構(gòu)的數(shù)目越多，機(jī)器的機(jī)構(gòu)的數(shù)目越多，機(jī)器的效率也越低。的效率也越低。 例題分析：例題分析：例例: 圖圖4- -3、4- -4所示的斜面機(jī)構(gòu)中，求滑塊沿斜面上所示的斜面機(jī)構(gòu)中，求滑塊沿斜面上升及滑塊沿斜面下降的機(jī)械效率。升及滑塊沿斜面下降的機(jī)械效率。解解：滑塊沿斜面上升時(shí)：滑塊沿斜面上升時(shí)：F= G tan(+

4、) （4-9）實(shí)際驅(qū)動(dòng)力實(shí)際驅(qū)動(dòng)力為：令=0，理想驅(qū)動(dòng)力理想驅(qū)動(dòng)力為： F0= G tan= F0 / F = tan/ tan(+) （5-5） 滑塊沿斜面下降時(shí)，滑塊沿斜面下降時(shí)， F = G tan(-) （4-10） G = F cot (-)G0 = F cot = G0 /G= tan (- -) / tan （5-6） (此時(shí)載荷載荷G G為驅(qū)動(dòng)力為驅(qū)動(dòng)力)：例例2、圖、圖4- -5所示的螺旋機(jī)構(gòu)中，求擰緊螺母和放松螺母時(shí)所示的螺旋機(jī)構(gòu)中，求擰緊螺母和放松螺母時(shí)的機(jī)械效率。的機(jī)械效率。圖4-5解： 擰緊螺母擰緊螺母（即螺母向上運(yùn)動(dòng)）時(shí)：實(shí)際驅(qū)動(dòng)力矩為：不考慮摩擦?xí)r，理想驅(qū)動(dòng)力矩為

5、：= M0 / M= tan/ tan(+) （5-7） 放松螺母放松螺母（即螺母向下運(yùn)動(dòng)）時(shí)， 注意此時(shí)載荷載荷G為驅(qū)動(dòng)力為驅(qū)動(dòng)力: G =2 M/ d2 cot (-)G0 =2 M/ d2 cot = G0 / G =tan(- -) / tan （5-8）M= G d2 tan(+) /2M0= G d2 tan/252 機(jī)械的自鎖機(jī)械的自鎖 什么是機(jī)械的自鎖機(jī)械的自鎖 ？一、從運(yùn)動(dòng)副自鎖條件分析一、從運(yùn)動(dòng)副自鎖條件分析1、移動(dòng)副、移動(dòng)副 如圖，滑塊1與平臺(tái)2組成的移動(dòng)副。驅(qū)動(dòng)力F作用于滑塊1上，為F和法線nn之間的夾角，分析自鎖自鎖：分析滑塊1的受力：受驅(qū)動(dòng)力F及及 總反力總反力R2

6、1的作用。當(dāng) 作加速運(yùn)動(dòng)當(dāng)= 作勻速運(yùn)動(dòng)當(dāng) 作加速轉(zhuǎn)動(dòng)a 作減速轉(zhuǎn)動(dòng)或自鎖* 轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件: a 當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)自鎖自鎖時(shí)，驅(qū)動(dòng)力所作的功總小于或等于驅(qū)動(dòng)力所作的功總小于或等于 由它所產(chǎn)生的摩擦力所作的功由它所產(chǎn)生的摩擦力所作的功，即WdWf 。=Wr / Wd = 1- - Wf / Wd 若 =0 Wd=Wf 機(jī)構(gòu)處于臨界自鎖狀態(tài) 若 0、0（正、反行程都能運(yùn)動(dòng)）； 把正行程能運(yùn)動(dòng)反行程能運(yùn)動(dòng)的機(jī)械正行程能運(yùn)動(dòng)反行程能運(yùn)動(dòng)的機(jī)械稱為自鎖機(jī)械自鎖機(jī)械。0、0tan(+) 0+/2/22）反行程反行程滑塊等速下滑滑塊等速下滑= G 0 / G = tan(-) / tan (5

7、-6) 反行程自鎖條件： 0tan(-) 0-0例2、在如圖所示的螺旋千斤頂中，求反行程自鎖的條件。在如圖所示的螺旋千斤頂中，求反行程自鎖的條件。 放松螺母放松螺母（即螺母向下運(yùn)動(dòng)）時(shí)，= G0 / G =tan(- - v) / tan （5-8） 反行程自鎖條件：反行程自鎖條件： 0tan(- v) 0- v 0 v例例2、如圖5-8，a 所示的斜面壓榨機(jī)斜面壓榨機(jī)，已知在滑 塊上施加一定的力F后將物體壓緊，G為 被壓緊的物體對滑塊的反作用力，斜面的傾 角為，各接觸面的摩擦系數(shù)為f。求當(dāng)以G為 驅(qū)動(dòng)力時(shí)要求自鎖的條件(設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的條件）的條件） 。解： 反行程反行程：G為驅(qū)動(dòng)力，為驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)

8、為阻抗力為阻抗力32 正行程：正行程：F為驅(qū)動(dòng)力，為驅(qū)動(dòng)力，G為阻抗力為阻抗力23，壓緊； 取分離體2： F +12+32=0 作力多邊形(圖5-8b )。作力多邊形(圖5-8b) 。23 +13+ G =0取分離體3：圖5-8 a)圖5-8 b)要求自鎖自鎖 = G0 / G 0G = F cot (- -2)令=0，得： G 0= F cot = G0/G = tan(- -) / tan 反行程自鎖條件： 0tan(- -) 0- -例4、如圖5-9所示的偏心夾具偏心夾具中，1為夾具體，2為工件，3為偏心圓盤。當(dāng)力F壓下手柄時(shí)，即能將工件夾緊，以便對工件加工。當(dāng)力F去掉后，夾具不至自動(dòng)松開，即需要該夾具具有自鎖性。偏心盤的幾何中心在A點(diǎn)，外徑為D，偏心距為e，軸頸的直徑為d，摩擦圓半徑為。偏心盤與工件間的摩擦系數(shù)為f，求該夾具的自鎖條件自鎖條件。圖5-9圖5-9解： 要使偏心夾具自鎖，總反力總反力R23 （此時(shí)相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)力）（此時(shí)相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)力）應(yīng)割于摩擦應(yīng)割于摩擦 圓圓。s - - s1 由ABC及OAE，有：s1 =