1、第五章 機(jī)械的效率和自鎖51 機(jī)械的效率52 機(jī)械的自鎖作者：潘存云教授重力功動能增量有害功有效功驅(qū)動功m t 一、機(jī)械運轉(zhuǎn)時的功能關(guān)系51 機(jī)械的效率1.動能方程機(jī)械運轉(zhuǎn)時，所有作用在機(jī)械上的力都要做功，由能量守恒定律知：所有外力之功等于動能增量2.機(jī)械的運轉(zhuǎn) WdWrWfWG=E00輸入功大于有害功之和。WdWrWfWG= EE0 a)啟動階段 速度0 ,動能0 E啟動作者：潘存云教授m t 穩(wěn)定運轉(zhuǎn)啟動b)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段在一個循環(huán)內(nèi)有 WdWrWf= EE00勻速穩(wěn)定階段 常數(shù)，任意時刻都有：變速穩(wěn)定階段 在m上下 周期波動, (t)=(t+Tp)WG=0, E=0 Wd= Wr+WfWd

2、WrWf=EE00 Wd=WrWfc)停車階段 0 WdWrWfWG= EE0 0； 1機(jī)械穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時，其輸入、輸出功滿足一、機(jī)械效率及其表達(dá)形式1）功表示法 ： = Wr / Wd = 1 - Wf / Wd 2）功率表示法： = Pr /Pd = 1 - Pf / Pd 3）力(或力矩)表示法:2、機(jī)械效率的幾種表達(dá)方式輸入輸出工作機(jī) = Pr / Pd = G vG / F vF若為理想機(jī)械 (不計摩擦) 0 = 1 設(shè)輸出功率不變（仍為G vG ,生產(chǎn)阻力不變的情況下給定理想驅(qū)動力） G vG = F0 vF (克服G，需要F0 （理想驅(qū)動力） ( F ) = G vG / F vF

3、= F0 vF / F vF = F0 / F G ) = G vG / F vF = G vG / G0 vG = G / G01輸入輸出工作機(jī)F0vFvGG作者：潘存云教授理想機(jī)械對理想機(jī)械，當(dāng)工作阻力G一定時，有理想驅(qū)動力F00Pr / Pd = G vG /F0 vF代入得 F0 vF / F vFF0 / F用力矩來表示有 Md0 / Md1同理：當(dāng)驅(qū)動力F一定時，理想工作阻力為G0： G0 vG / F vF1得： G vF /G0 vFG / G0用力矩來表示有：M G/ MG0理想機(jī)械FvFvGG0FvFvGG機(jī)械若為理想機(jī)械 (不計摩擦) 0 = 1機(jī)械效率可表示為：（1）

4、在克服同樣生產(chǎn)阻力（力矩）的情況下，理想驅(qū)動力（力矩）與實際驅(qū)動力（力矩）之比值（2） 在同樣驅(qū)動力（力矩）的情況下，機(jī)械所能克服的實際生產(chǎn)阻力（力矩）與理想生產(chǎn)阻力（力矩）之比值二、機(jī)械效率的計算斜面機(jī)構(gòu)（螺旋）為例GFFNFFR21 vFGFR21 +F GF R21 - 滑塊上升時： 實際驅(qū)動力： F = G tan ( +) 理想驅(qū)動力： F0 = G tan = F0 / F = tan / tan ( + )滑塊下降時： （ G 為驅(qū)動力） 實際阻力： F = G tan ( -) 理想阻力： F0 = G tan = F / F0= tan ( - ) / tan 表5-2 簡單

5、傳動機(jī)械和運動副的效率名 稱傳 動 形 式效率值備 注圓柱齒輪傳動67級精度齒輪傳動 0.980.99 良好跑合、稀油潤滑 8級精度齒輪傳動 0.97 稀油潤滑 9級精度齒輪傳動 0.96 稀油潤滑 切制齒、開式齒輪傳動 0.940.96 干油潤滑 鑄造齒、開式齒輪傳動 0.90.93圓錐齒輪傳動67級精度齒輪傳動 0.970.98 良好跑合、稀油潤滑 8級精度齒輪傳動 0.940.97 稀油潤滑 切制齒、開式齒輪傳動 0.920.95 干油潤滑 鑄造齒、開式齒輪傳動 0.880.92蝸桿傳動自鎖蝸桿 0.400.45單頭蝸桿 0.700.75雙頭蝸桿 0.750.82 潤滑良好 三頭、四頭蝸

6、桿 0.800.92圓弧面蝸桿 0.850.95續(xù)表5-2 簡單傳動機(jī)械和運動副的效率名 稱傳 動 形 式效率值備 注帶傳動平型帶傳動 0.900.98滑動軸承球軸承 0.99 稀油潤滑 滾子軸承 0.98 稀油潤滑 滑動螺旋 0.300.80滾動螺旋 0.850.95V型帶傳動 0.940.96套筒滾子鏈 0.96無聲鏈 0.97鏈傳動平摩擦輪傳動 0.850.92摩擦輪傳動潤滑良好槽摩擦輪傳動 0.880.900.94 潤滑不良0.97 潤滑正常0.99 液體潤滑滾動軸承螺旋傳動作者：潘存云教授復(fù)雜機(jī)械的機(jī)械效率計算方法：1.)串聯(lián)2.)并聯(lián)總效率不僅與各機(jī)器的效率i有關(guān)，而且與傳遞的功率

7、Ni有關(guān)。設(shè)各機(jī)器中效率最高最低者分別為max和min 則有：NdNkN1N2Nk-112kN1N2NkN1N2Nk12kNdNrminmax123k并聯(lián) 結(jié)論1） 并不僅與各級分效率有關(guān)，還與總功率如 何分配有關(guān)。2） 并介于分效率最小值與最大值之間（ min 并 Ft F f 滑塊加速運動 = Ft = F f 滑塊靜止或勻速運動 Ft Md M f 軸徑加速轉(zhuǎn)動a = Md = M f 軸徑塊靜止或勻速轉(zhuǎn)動a Md M f 軸徑不能轉(zhuǎn)動或減速轉(zhuǎn)動致靜止，即自鎖自鎖條件： a 驅(qū)動力（外力的合力）作用于摩擦圓之內(nèi)時，則發(fā)生自鎖。5 -2 機(jī)械的自鎖三、自鎖時的力學(xué)特征3、機(jī)械的自鎖1）因機(jī)

8、械自瑣時，機(jī)械已不能運動，所以此時它所能克服的生產(chǎn)阻力G 0，故可由力分析求得的機(jī)械可以克服的生產(chǎn)阻力，通過判斷G 是否小于0來確定機(jī)械是否自瑣。2）機(jī)械自瑣時，驅(qū)動力所做的功Wd總不足以克服損失功Wf，所以，此時機(jī)械效率 0。= 0 條件自瑣，自鎖條件是機(jī)械原靜止，此種自鎖不可靠。0自鎖可靠，且效率越小自鎖越可靠結(jié)束注意：此時已沒有一般機(jī)械效率的意義，它只表明機(jī)械自鎖的情況和程度。5 -2 機(jī)械的自鎖四、舉例1、螺旋千斤頂?shù)淖枣i條件。FG保證:不論重物重量多大，均不能驅(qū)使螺母轉(zhuǎn)動。即在以 G 為驅(qū)動力時，機(jī)構(gòu)具有自鎖性。G為任意值時所能克服的生產(chǎn)阻力 F 0 ( 或 M 0 ） tg ( -

9、 v ) 0 即: v = tg ( - V) / tg 0 v 或：機(jī)械效率 0結(jié)束5 -2 機(jī)械的自鎖四、舉例2、偏心卡具：在工件反力作用下的自鎖條件AB結(jié)束5 -2 機(jī)械的自鎖四、舉例3、偏心卡具：在工件反力作用下的自鎖條件ABF 去除后，卡具不松脫，則必須使反力FR23與摩擦圓 相割FDOeR23E.s1sC由幾何條件：S - S 1 由直角三角形ABC知： S1 = AC = R sin 又由直角三角形OAE知： S = OE = e sin( - ) 自鎖條件：結(jié)束5 -2 機(jī)械的自鎖四、舉例3、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 = ?l結(jié)束5 -2 機(jī)械的自鎖

10、四、舉例3、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 = ?FN2FN1Ff 2Ff 1FLl水平力平衡：力矩平衡：不發(fā)生自鎖：結(jié)束作者：潘存云教授作者：潘存云教授FR13FR2390+90-+2-90-(-)-290-1324、 求圖示斜面壓榨機(jī)的自鎖條件。力多邊形中，根據(jù)正弦定律得：提問：如F力反向，該機(jī)械發(fā)生自鎖嗎？FFR32GG = FR23 cos(-2)/cosGFFR32v32FR13 + FR23 + G = 0 大?。?？ ？ 方向： FR32 + FR12 + F = 0 大?。?？ ？方向： F = FR32 sin(-2)/cos 令F0得F= Gtan(-2)tan(-2)02由FR32-FR23 可得 FR13FR23FR12FR12-5 -3 本章小結(jié)1）功表示法 ： = Wr / Wd = 1 - Wf / Wd 2）功率表示法： = Pr /Pd = 1 - Pf / Pd 3）力(或力矩)表示法:1、機(jī)械效率的幾種表達(dá)方式機(jī)械效率可表示為：（1） 在克服同樣生產(chǎn)阻力（力矩）的情況下，理想驅(qū)動力（力矩）與實際驅(qū)動力（力矩）之比值（2） 在同樣驅(qū)動力（力矩）的情況下，機(jī)械所能克服的實際生產(chǎn)阻力（力矩）與理想生產(chǎn)阻力（力矩）之比值2、自鎖時的力學(xué)特征移動副自鎖條件： 驅(qū)動力（外力的合力）作用于摩擦角之內(nèi)時，則發(fā)生自鎖。轉(zhuǎn)動副自鎖條件： a