5机械原理课件

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1、机械原理讲义第五章机械的效率和自锁§5-1机械的效率一、各种功及其相互关系本章教学内容∑驱动功Wd(输入功):作用在机械上的驱动力所作的功。◆机构的效率和自锁∑有益功Wr(输出功):克服生产阻力所作的功。本章重点:∑损耗功W:克服有害阻力所作的功f°机械的效率和自锁现象Wd=Wr+Wf°机构的自锁条件二、机械效率η本章教学目的机械效率是输出功和输入功的比值,它可以反映输入功在机械中有效利用的程度。◆能确定简单机械的机械效率和机构自锁的条件。η=Wr或WrWd−WfWfη===1−WdWWWddd二、机械效率(续)四、机械效率的计算1.一般公式:∑将式Wd=Wr+W

2、f两边都除以t⇒Nd=Nr+NfNGvη=r=G⇒η=Wr/t=NrNfNdFvF或:η=1−W/tNddN∑理想机械:不存在摩擦的机械。dNd、Nr、Nf分别为输入功率、输出功率和损耗功率。∑理想驱动力F:理想机械中,克服同样的生产阻力G,0所需的驱动力。三、提高机械效率的方法Gvη=G=1∑理想机械的效率η0等于1,即:0Fv1、尽量简化机械传动系统,使传递通过的运动副数目0F越少越好;⇒η=GvG=F0vF=F0M0⇒Gv=Fv=G0FFvFvFFFM2、减少运动副中的摩擦。理想驱动力理想驱动力矩η==实际驱动力实际驱动力矩四、机械效率的计算(续)vA四、机

3、械效率的计算(续)d2/2FRFA∑理想生产阻力G:理想机械中,同样的驱动力F所能克Ml02.螺旋机构的效率计算实例αGB服生产阻力。FRπd21)当螺母逆着载荷G向上运动时:GvFR∑η=0G=1⇒Gv=Fvϕ0Fv0GF∑考虑摩擦:M=d2Gtg(α+ϕ)FFA2BFGvGGvGGM'α⇒η=Fv=Gv=G=∑不考虑摩擦(ϕ=0):Gα+ϕα+ϕF0G0M'0πd2Gd2M0tgα∑机械效率的统一形式:M0=Gtgαη==2Mtg(α+ϕ)η=实际生产阻力=实际阻力矩2)当螺母在载荷G的作用下向下运动时:载荷G为驱动力理想生产阻力理想阻力矩2M′∑考虑摩擦时:

4、G=dtg(α−ϕ)tg(α−ϕ)理想驱动力理想驱动力矩2η′===实际驱动力实际驱动力矩∑不考虑摩擦时:2M′tgαG=0dtgα2河北工业大学1机械原理讲义四、机械效率的计算(续)四、机械效率的计算(续)2)并联3.机组效率的计算Nd∑总输入功率为:1)串联∑Nd=N1+N2+…+Nk∑该机组的机械效率为:∑总输出功率为:NNNNNk123kη==⋅⋅L=η⋅η⋅ηLη⋅123k∑N=N’+N’+…+N’=Nη+Nη+…+NηNdNdN1N2Nk−1r12k1122kkΣNNη+Nη+L+Nη∑串联机组的总效率等于组成该机组的各个机器的效率的⇒总效率为:η=r

5、=1122kkΣNN+N+L+Nd12k连乘积。∑ηmin<η<ηmaxNη+Nη+L+Nηη+η+L+η1122kk12k∑N=N=…=N时η==∑串联的级数越多,系统的总效率越12kN1+N2+L+NkkNη+Nη+L+Nη低。∑η1=η2=…=ηk时η=1122kk=η(=η=L=η)12kN+N+L+N12k四、机械效率的计算(续)例1:3)混联如图所示为一输送辊道的传动简图。设已知一对圆柱齿设机组串联部分的效率为η’,并联部分的效率为η’’轮传动的效率为0.95;一对圆锥齿轮传动的效率为0.92(均已包括轴承效率)。求该传动装置的总效率。则机组的总效率为

6、:η=η′⋅η′′解:此传动装置为一混联系统∑圆柱齿轮1、2、3、4为串联2η'=ηη=0.951234∑圆锥齿轮5-6、7-8、9-10、11-12为并联。η''=η=0.9256∑此传动装置的总效率2η=η'⋅η''=ηηη=0.95⋅0.92=0.83123456§5-2机械的自锁三、发生自锁的条件一、机械的自锁1.滑块实例滑块1与平台2组成移动副。F为作用于由于摩擦力的存在,无论驱动如何增大也无法使机械滑块1上驱动力,β为力F与滑块1和平台2运动的现象。接触面的法线nn之间的夹角,ϕ为摩擦角。二、自锁现象的意义∑力F分解为水平分力Ft和垂直分力Fn,1)设

7、计机械时,为了使机械实现∑有效分力Ft:推动滑块1运动的分力。预期的运动,必须避免机械在所需F=Fsinβ=Ftgβtn的运动方向发生自锁;∑垂直分力Fn:所能引起的最大摩擦力Ffmax=Fntgϕ2)一些机械的工作需要其具有自∑当β≤ϕ时,F≤F⇒滑块1不会发生运动锁特性。tfmax-----------自锁现象河北工业大学2机械原理讲义三、发生自锁的条件(续)三、发生自锁的条件(续)2.转动副实例3.一般条件力F为作用在轴颈上的单一外载荷。机械发生自锁时,无论驱动力多么大,都不能超过由它所产生的摩擦阻力。∑当力F的作用线在摩擦圆之内(α<ρ)⇔驱动力所作的功,

8、总是小于或

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