机械原理(机械的效率和自锁).ppt

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1、第五章　机械的效率和自锁一、机械的效率：机械的输出功与输入功之比。反映了输入功在机械中有效利用的程度。1、以功来表示：输入功—在一个机械系统中，驱动力（或驱动力矩）所作的功称为输入功，用Wd表示;输出功—在一个机械系统中，克服工作阻力（或驱动力矩）所作的功，称为输出功，用Wr表示;损失功—在一个机械系统中，克服有害阻力（如摩擦阻力、空）气阻力等）所作的功，称为损失功，用Wf表示;机械在稳定运转时期，输入功等于输出功与损耗功之和，即：2、以功率的形式表示，则有：将上式等号两边同除以输入功率Pd,得：令式中:得到机械效率的表达式为：令：机械损失系数由于机械摩擦不可避免，故必有：效率恒小于1

2、由以上公式可知：为使其具有较高的机械效率，应尽量减小机械中的损耗，主要是磨擦损耗。这就要求：一方面应尽量简化机械传动系统，使功率传递通过的运动副数目越少越好。另一方面，应设法减少运动副中的磨擦，如采用滚动磨擦代替滑动磨擦，选用适当的润滑剂及润滑装置进行润滑，合理选用运动副元素的材料等。图5-1为机械传动装置的示意图。设F为驱动力，G为生产阻力，VF、VG分别为F、G作用点沿该力作用线方向的分速度，其效率为：为了将上式简化，引入理想机械的概念，即在理想机械中不存在摩擦，当工作阻力仍为G时，所需的驱动力为理想驱动力F0，显然克服同样工作阻力G时，F0

3、）（b）3、以力或力矩的形式表示：将（b）代入（a）中（a）（b）用力矩表示，则有：（c）（d）机械效率等于不计磨擦时，克服生产阻力所需的理想驱动力F0，与克服同样生产阻力（连同克服磨擦力）时该机械实际所需的驱动力F之比。综合（c）、（d），可得到：理想驱动力实际驱动力效率也可用阻力或阻力矩表示为：理想工作阻力实际工作阻力=实际工作阻力矩理想工作阻力矩=理想驱动力矩实际驱动力矩例1：斜面机构：正行程：F0=Gtanɑ(令磨擦角￠=0）tanɑ反行程：F0=Gtanɑ(令磨擦角￠=0）（G为驱动力）tan（ɑ-￠）例2：螺旋机构：正行程：tanɑ反行程：tan（ɑ-￠V）小结：用驱动力或

4、驱动力矩表示的效率公式为：用工作阻力或工作阻力矩表示的效率公式为：理想驱动力、理想驱动力矩；实际驱动力、实际驱动力矩；理想工作阻力、理想工作阻力矩；实际工作阻力、实际工作阻力矩；当需计算整台机器或整个机组的机械效率时，常用以下三种方法，其中在实际设计中，更常用到的是实验法和经验法，即确定机械效率的三种方法分别为：计算法经验法实验法—对于已有的机器，可以用实验法直接测得机械效率。—对于正在设计和制造的机器，不能直接用实验法测定效率，但由于各种机器都是由一些基本机构组合而成，而这些基本机构的效率通过实验积累的资料却是可以预先估定的，在已知这些基本机构和运动副的机械效率后，就可以通过计算确定

5、出整个机器的效率。同理，对于由多个机器组成的机组，只要知道各台机器的效率，就可以根据各机组的组合情况用计算的办法求出该机组的总效率。（见P76表5-1）三种不同机器组合的效率计算（1）串联组合机器的效率计算（2）并联组合机器的效率计算（3）混联组合机器的效率计算（1）串联组合机器的效率计算12K…▲总效率为各机器效率的连乘积。即：串联组合机器传递功率的特点：前一机器的输出功率为后一机器的输入功率。▲串联机器中任一机器的效率很低，都会使整部机器的效率很低；▲串联的机器数目越多，效率越低。串联组合机器的总效率3（2）并联组合机器的效率计算…各机器的输入功率为：P1、P2、…、PK，并联机组

6、的特点：※机组的输入功率为各机器输入功率之和；※机组的输出功率为各机器输出功率之和；并联组合机器的总效率—机器的输出功率—机器的输入功率输出功率为：▲并联机器的总效率η主要取决于传递功率最大的机器的效率。要提高并联机器的效率，应着重提高传递功率大的传动路线的效率。（3）混联组合机器的效率计算21混联组合机器的总效率η′—串联机构的效率η″—并联机构的效率Q122’345例1在图示的电动卷扬机中，已知其每一对齿轮的效率η12、η2′３以及鼓轮的效率η4均为0.95，滑轮的效率η5为0.96，载荷Q=50000N。其上升的速度V=12m/min,求电机的功率？解：该机构为串联机构１．串联机

7、构的总效率各级效率的连乘积，故机构总效率：２．求机构的工作功率载荷上升的速度：机构的工作功率为：3.电机的功率为：1234567891011121314例2减速箱如图所示，已知每一对圆柱齿轮和圆锥齿轮的效率分别为0.95和0.92,求其总效率η。解：1.分析传动路线。减速箱分两路输出：①电机齿轮1、23、45、67、8②电机齿轮1、2９、1011、1213、142.每一路的总效率分别为：3.整个机构的总效率为：12345678910111213