1、,第5章機械的效率和自鎖,機械工程學(xué)院 王永興,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(xiàn)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(qū)動功(輸入功) Wd 作用在機械上的驅(qū)動力所作的功 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 ：,或：,注意,電機額度功率,機械效率的表達形式,功率表達形式：,力（矩）表達形式：,例

2、如斜面機構(gòu),其機械效率可如下求出。,根據(jù)力的平衡條件,對于計算單個機構(gòu)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(gòu)和運動副組成的機械系統(tǒng)，因常用機構(gòu)的效率通過實驗積累的資料可以預(yù)先估定，其系統(tǒng)的總的機械效率則可計算求出。,三、機組的效率：,1、串聯(lián)機組,設(shè)機組的輸入功率為Nd,各機器的效率為1、2k， Nk為機組的輸出功率。于是機組的機械效率為,即串聯(lián)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(lián)機組,總輸出功率為,Nr = N1+N2+ Nk= N11+ N22+Nkk,總輸入功率為,Nd = N1+N2+N k,所以總效率為,并聯(lián)機組的總效率不僅與各機

3、器的效率有關(guān)，而且也與各機器所傳遞的功率有關(guān)。,3、混聯(lián)機組,兼有并聯(lián)和混聯(lián)的機組。,例:,解:,如圖所示為一輸送輥道的傳動簡圖。設(shè)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(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(qū)動如何增大也無法使機械運動的現(xiàn)象。,二、自鎖現(xiàn)象的意義,1）設(shè)計機械時，為了使機械實現(xiàn)預(yù)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

4、有自鎖特性。,1.運動副的自鎖：,三、發(fā)生自鎖的條件,Ffmax=FN tg=Fntg,當(dāng)時， 可知,自鎖,此時：,1） 移動副：,Md= Fa,同樣，亦產(chǎn)生了自鎖。,2） 轉(zhuǎn)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(qū)動力多么大，都不能超過由它所產(chǎn)生的摩擦阻力。,當(dāng)h = 0時，機械處于臨界自鎖狀態(tài)； 當(dāng)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(dāng)機構(gòu)反行程自鎖時， 0，得,即該螺旋千斤頂?shù)淖枣i條件為,v,例2：如圖所示，為一斜面壓榨機，求在G 作 用下的自鎖條件

5、。,作力多邊形，于是由正弦定律得：,F = FR32sin（ 2）/cos,G = FR23cos（ 2）/cos,又因R32 = R23，,令 F = G tg（2）0 即 tg（2）0,于是機構(gòu)的自鎖條件為, 2,2）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。,G,F,FR23,FR32,FR13,FR12,FR13,G,F,FR12,FR23,FR32,F = G tg（2）,通過以上分析，判斷機構(gòu)是否自鎖可采用以下方法：,1、分析驅(qū)動力是否作用于摩擦角（或摩擦圓）之內(nèi)； 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(qū)動力是否等于或小于最大摩擦力。,要做到正確確定機械