机械的效率和自锁机械原理

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1、第五章机械的效率和自锁研究内容：1机械的效率2机械的自锁第1讲机械的效率5.1.1机械效率的概念5.1.２机械效率的计算5.1.３机组效率的计算5.1.1机械效率的概念机械效率的概念及意义：(1)概念：机械效率?——机械的输出功(??)与输入功(??)之比机械损失率?——机械的损失功(??)与输入功(??)之比?=????=1−????=1−?摩擦损失是不可避免的，总有ξ>0和η<1；机械效率反映了输入功在机械中的有效利用的程度。(2)意义:降耗节能是国民经济可持续发展的重要任务之一。机械效率的高低是机械中的一个主要性能指标。5.1.

2、2机械效率的计算机械效率的计算：?0??1)以功表示的计算公式?=????=1−????2)以功率表示的计算公式?=????=1−????机械传动实际机械装置装置η3)以力或力矩表示的计算公式?=?0?=?0?G??理想驱动力理想驱动力矩即?==?=????=??????实际驱动力实际驱动力矩?0=????0??＝１5.1.3机组的效率计算整机——由若干个机构组成的整台机器已知机组各机器的效率，便可计算该机组的总效率。机组——由若干个机器组成的机械系统1.串联机组1)功率传动特点：前一机器的输出功率即为后一机器的输入功率。2)总机械效

3、率：??P1P2Pk-1?????1?2??12⋯??==…=?1?2…???????1??−1串联机组模型结论：串联机组中任一机器效率很低，整个机械效率就会极低；且串联机器的数目越多，机械效率也越低。5.1.3机组的效率计算2.并联机组Pd1)传动功率特点：机组的输入功率为各机器的输入功率之和，而输出功率为各机器的输出功率之和。P1P2Pkη1η2ηk2)总机械效率：????1?1+?2?2+⋯+????P1η1P２η２Pｋηｋ?==????1+?2+⋯+??结论：并联机组模型并联机组的总效率与各机器的效率和传动功率大小均有关；

4、其总效率主要取决于传动功率大的机器的效率；要提高并联机组的总效率，应着重提高传动功率大的路线的效率。5.1.3机组的效率计算3.混联混联机组的机械效率计算的步骤：1）将输入功至输出功的路线弄清楚；2）分别计算出总的输入功率??和总的输出功率??；3）按下式计算其总机械效率：???=??第2讲机械的自锁5.2.1什么是机械的自锁5.2.2机械自锁条件的确定5.2.3机械自锁条件的确定举例5.2.1什么是机械的自锁1.自锁概念机械的自锁——某些机械，就其结构而言是能够运动的，但由于摩擦的存在，却会出现无论驱动力如何增大，也无法使机械运动

5、的现象。2.自锁意义设计机械时，要确保机械能实现预期的运动，而须避免在其所需运动方向发生自锁有些机械的工作需要具有自锁的特性。3.自锁条件机械发生自锁实质上是机械中的运动副发生了自锁。5.2.1什么是机械的自锁(1)移动副的自锁条件设驱动力?（传动角?）对滑块作用的有效分力??（=?sin?）和法向反力??（=?cos?）??产生最大的摩擦力为?????=??????当?≤?时，总有??≤?????即移动副发生自锁。移动副发生自锁的条件：作用于滑块上的驱动力作用在其摩擦角之内,即?≤?。5.2.1什么是机械的自锁(2)转动副的自锁条件

6、Fa设驱动力?（其力臂长?）对轴颈产生的力矩?（=??），1当?作用在摩擦圆之内时（即?≤?），则ρ?≤?f=?R?=??2FR=F驱动力?任意增大（?丌变），也丌能使轴颈转动，即发生自锁。转动副发生自锁的条件：作用在轴颈上的驱动力为单?，且作用于摩擦圆之内，即?≤?。5.2.2机械自锁条件的确定1.从生产阻力?≤0的条件来确定G阻抗力观点：当机械发生自锁时，无论驱动力如何增大，机械丌能运动，这时能克服的生产阻力?≤0。4?≤0意味着只有阻抗力反向变为驱动力后，才能使机械233'运动。例手摇螺旋千斤顶F千斤顶反行程：驱动力为?，阻抗力

7、矩为?（?′）1?′=??tan(?−?)/22?千斤顶自锁要求：?′≤0，即tan(?−?)≤0?故其自锁条件：?≤??5.2.2机械自锁条件的确定2.从运动副发生自锁的条件来确定G重物4运动副观点：机械自锁实质就是其中的运动副发生了自锁。螺母5托盘3例手摇螺旋千斤顶螺旋副当千斤顶的螺旋副?≤??时，其螺旋螺杆2F副将发生自锁，则千斤顶也必将发生自锁手把6支座1故其自锁条件：?≤??转动副（轴端）推论：运动副观点实质是摩擦力观点；单自由度的机械系统，只要其中的一个运动副发生了自锁，该机械也就发生自锁；其机械的自锁条件就可从其中的某一

8、运动副的自锁条件来确定。5.2.2机械自锁条件的确定1.从生产阻力?≤0的条件来确定推论：1)自锁机械——正行程可运动而反行程可自锁的机械。而?是指自锁机械反（自锁）行程的生产阻力2)?≤0表明机械反（自锁）行程的阻抗力