机械原理5机械的效率和自锁课件.ppt

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1、第五章　机械的效率和自锁§5-1机械的效率关于机械系统中，输入功、输出功、损失功的解释：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：以功率的形式表示，则有：将上式等号两边同除以输入功率Nd,得：令式中:得到机械效率的表达式为：令：

2、机械损失系数由于机械摩擦不可避免，故必有：效率恒小于一图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，当工作阻力为G时，所需的驱动力为理想驱动力F0由于理想机械不存在摩擦，显然理想驱动力F0小于实际驱动力F，此时机械的效率为：（a）（b）将（b）代入（a）中（a）（b）如用力矩表示，则有：（c）（d）综合（c）、（d），可得到：理想驱动力实际驱动力=理想驱动力矩实际

3、驱动力矩效率也可用阻力或租力矩表示为：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小结：用驱动力或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；以上为机械效率的计算法，但在实际设计中，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—适用于创新机器产品、无经验可循的效率确定；—适用于传统机械产品设计。三种不同机器组合的效率计算（1

4、）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

5、总效率—机器的输出功率—机器的输入功率输出功率为：（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：123456

6、7891011121314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：123456789101112131412345678910例3在图示的滚柱传动机构中，已知其局部效率η1-2＝0.95，η3-4=η5-6=η7-8=η9-10=0.93,求该机构的效率η。解：1.分析机构该机构为

7、混联机构串联部分：圆柱齿轮1、2并联部分：锥齿轮3、4；5、6；7、8；9、10。2.分别计算效率（1）串联部分：（2）并联部分：3.总效率例5-1在图5-4所示的机械传动中，设各传动机构的效率分别为并已知输出的功率分别为求该机械传动装置的机械效率。21图5-4解：由于1、2、3′、4′为串联，故：而机构1、2、3″、4″、5″也为串联，故：机构的总效率为：//§5-2机械的自锁自锁现象无论物体上作用的驱动力有多大，在摩擦力的作用下，物体都不会沿着驱动力的方向运动，这种现象称作自锁。发生自锁的条件1

8、.平面移动副的自锁条件ｎｎＦＦ将F分解为两个分力Ft使物体具有向右水平滑动趋势接触面给滑块的法向反力：接触面给滑块的摩擦阻力：全反力FR与法线n-n的夹角为φ，且有：—驱动力的作用角，也称传动角ｎｎＦＦ当极限摩擦力Ffmax大于或等于水平驱动力Ft时，滑块静止不动。即：由于：得出：由上述推导可知，平面移动副的自锁条件为：或：结论：当β≤φ，无论驱动力F如何增大，水平驱动力Ft总是小于驱动力F引起的极限摩擦力Ffmax，因而不能使滑块运动,这就是自锁现象。自锁条件：驱动