机械原理05(本科)-机械效率和自锁.ppt

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1、第五章机械效率与自锁§5-1机械的效率一、机械效率及其表达形式1、机械效率Wd=Wr+Wf驱动功（动力）有效功（克服生产阻力）损耗功（摩擦等）机械效率：=Wr/Wd=1-Wf/Wd损失不可避免，Wf＞0：<11）用功表示的机械效率：=Wr/Wd=1-Wf/Wd2）用功率表示的机械效率：=Pr/Pd=1-Pf/Pd3）用力(或力矩)表示的机械效率：2、机械效率的几种表达方式输入输出工作机右图中G为生产阻力，F为驱动力，分别为对应力的作用点处沿力作用线方向上的速度和GvG=F0vF假设机械中不存在摩擦（即理想机械），

2、设理想驱动力用F0表示，此时输入功率与输出功率相等，即同理，机械效率的力矩表示法:=M0/M机械效率可表示为：在克服同样生产阻力（力矩）的情况下，理想驱动力（力矩）与实际驱动力（力矩）之比值二、机械效率的计算斜面机构滑块上升时：实际驱动力：F=Gtan(+)理想驱动力：F0=Gtan=F0/F=tan/tan(+)12GαφNFf21nnFR21vFαGα+φFR21Fα滑块下降时：（G为驱动力）实际阻力：F=Gtan(-)实际驱动力：G=Fcot(-）理想驱动力：G0=Fcot=G0/G

3、=tan(-)/tan12GNFf21nnvF’F’R21φαFFR21Gα-φ三、机组的效率1、串联机组的效率12k……P1PdPkP2Pk-1结论：1）串联机组的总效率等于各级效率的连乘积。2）串联机器越多，机械效率就越低。3）要提高串联机组的效率须减少串联机器的数目并提高效率最低的那一级机组的效率min。2、并联机组的效率12P……P1PdPkP2P1P2PkPr作者：潘存云教授PdPkP1P212P”rP’r作者：潘存云教授PdPkP1P2P’d2P”d2P”d3P’d3P’rP”r123‘3“4

4、‘4“P1P2P’d2P”d2P”d3P’d3P’rP”r123‘3“4‘4“PdPk3混联先分别计算，合成后按串联或并联计算。作者：潘存云教授Pr并联计算串联计算P”rP’r串联计算§5-2机械的自锁一、自锁的概念对于有些机构，由于摩擦的存在，致使无论驱动力如何增大均不能使静止的机构产生运动。这种现象称之为自锁。二、研究自锁的目的2）有些机构靠自锁原理来工作（如：机床卡具、螺纹联接、千斤顶……）。1）使运动机械避免在自锁点附近工作，因为此时的效率很低。G摩擦力:Ff=Fnf=Fntg→发生自锁。法向分力：Fn=Fcos

5、β水平分力：Ft＝Fsinβ若Ft≤Ff，静止的滑块仍然静止＝Fntgβ1、含移动副的机械FntgβFntgφ三、自锁时的力学特征FRFf2V12FFtFn1结论：若，不论F多大，也无法使滑块移动FR2V121自锁条件FR2V12FR2V12FF自锁自锁(边界情况)不自锁F作者：潘存云教授当回转运动副仅受单力F作用时：最大摩擦力矩为：Mf=FRρ自锁条件：当力F的作用线穿过摩擦圆(a<ρ)时，发生自锁。＝FρM=F·a产生的力矩为：12FRρ2、转动副的自锁条件注意到：F＝FRaFM≤Mf若M

6、≤Mf，静止的轴仍然静止→发生自锁。a<ρ结论：若a<ρ，当力F的作用线穿过摩擦圆时不论M多大，也无法使轴转动3、机械的自锁条件1)从效率的观点来判断若输入功Wd小于或等于其所能引起的最大损失功Wf，根据式5－1（a）：=1-Wf/Wd此时，η≤0。机器必发生自锁，由此可以得出η越小自锁越可靠。机械发生自锁的条件为：η≤0。2）从生产阻抗力方面来判断由于当自锁时，机械已不能运动，所以这时它所能克服的生产阻抗力G将小于或等于零，即：自锁条件：G≤０例1、斜面压榨机：在回弹力G作用下（F为阻抗力时）的自锁条件(设：摩擦角均为

7、）2GF4314GF4321FR32v31FR13FR23FR121构件3：G+FR13+FR23=0构件2：G+FR13+FR23=0GFR13FR2390º90º(2)FR32FR12F290º+90º()由正弦定理得：令：F0自锁条件：2结束作者：潘存云教授1DA3O2例2：图示钻夹具在F力夹紧，去掉F后要求不能松开，即反行程具有自锁性。分析其几何条件。eFBODA123ABFFR23E.s1sCS–S1由直角三角形ABC知：S1=AC=Rsin又由直角三角形O

8、AE知：S=OE=esin(-)自锁条件：结束由此可求出夹具各参数的几何条件为：分析：若总反力FR23穿过摩擦圆→发生自锁，夹具不松脱δ-φEOABDOe