第十一章 机械的效率和自锁课件.ppt

* * * 第七章 锥齿轮传动 第十一章 机械效率和自锁 【教学目标】 ①理解机械效率η的概念，掌握机械效率的各种表达形式和计算方法。 ②理解机械自锁的概念，以及求简单机械自锁的几何条件。 【重点难点】 机械效率的计算，机械自锁条件的确定。 §11-1 机械的效率 §11-2 机械的自锁 §11-3 典型机构的效率和自锁分析 §11-1 机械的效率(Efficiency of Machineries) 1、动能方程 由能量守恒定律知，机器运动的某一时间间隔内，所有外力与内力作功之和等于机器动能的变化。 一、机械运转时的功能关系 输入功 输出功 损失功 重力功 Wd－Wr－Wf ± WG= E－E0 动能增量 2、机械的运转过程（主轴） 1）起动阶段 ?: 0→?m ，EE0 Wd－Wr－Wf ±WG=E－E00 ∴ Wd Wr + Wf 一般机器的运转都要经历三个阶段： 2）稳定运动阶段（时间长，机器真正工作的阶段） ①变速稳定运动（TP为一个运动循环） 在TP首末 WG=0，?E=0 ∴ Wd=Wr + Wf 在TP内 ?E?0 ②匀速稳定运动(? =const) 任一时间间隔内都有： 3）停车阶段： ?: ?m→0 条件：作用于机械上的力或力矩均为常矢。 Wd-Wr-Wf=E－E0＝0 Wd=Wr+Wf Wd-Wr-Wf ± WG= E－E00 ∴ Wd Wr + Wf 二、机械效率 ——损失系数 1.定义： ? 表示机械对能量的有效利用程度。 在稳定运动阶段的一个运动循环内，输出功与输入功的比值。 3. 表示方法 a.功表示： 2.性质 ?1(? = 1——理想机器——永动机) （TP ——一个运动循环时间） b. 功率表示: 设想机器中无有害阻力——理想机器。 F0——对应于实际Q的理想驱动力； Q0——对应于实际F的理想有效阻力。 c. 力（力矩）表示 F——实际驱动力；Q——实际生产阻力；vF、vQ作用点处沿力方向的线速度。 重要结论： 4.实际应用 电机 皮带传动 轴承 齿轮传动 工作机 如：圆柱齿轮 6~7级 0.98~0.99 8级 0.97 带传动(三角带) 0.96 滑动轴承： 0.94(润滑不良) ；0.97(润滑正常) ；0.99(滚体润滑) 1）串联 ?1 Pd ?2 P1 ?3 P2 P3 ?k Pk …... 结论：串联机组的效率小于其中任一局部效率 5.复杂机组效率的具体计算方法（按联接方式） 2）并联 总输入功率： 总输出功率： 总效率： 结论：并联机组的总效率必介于?min和?max之间。 P1 P2 Pk P?1 P?2 P?k ?1 ?2 ?k Pd Pr Pd P1 P2 P3 ?1 ?2 ?3 P1?1 P2?2 P3?3 3）混联:先分别计算，合成后按串联或并联计算。 Pd Pk P1 P2 Pd2 Pd2 Pd3 Pd3 Pr Pr 1 2 3 3 4 4 串联计算 P1 P2 Pd2 Pd2 Pd3 Pd3 Pr Pr 1 2 3 3 4 4 Pd Pk Pr Pr Pk 并联计算 P1 P2 1 2 Pd Pr Pr Pk Pr 串联计算 由于摩擦的存在，沿某个方向的驱动力如何增大，也无法使受力对象产生运动的现象——称为机械的自锁。 一、定义 1.自锁条件 （1）若机器原来就在运动，那它仍能运动，但此时Wr=0，故机器不作任何有用的功，机器的这种运动称为空转。 1）若 ，则 §11-2 机械的自锁(self-locking) 2）若WdWf，则?0，机器必定发生自锁。 2、机器的运动行程 正行程:驱动力作用在原动件时，运动由原动件→从动件传递 反行程:将正行程的生产阻力作为驱动力，运动由从动件→原动件 综合两种情况，机器自锁的条件为： ※式中?＝0是有条件的自锁，即机器原来就静止不动。 （2）若机器原来就不动，无论驱动力为多大，它所作的功（输入功）总是刚好等于摩擦阻力所作的功，没有多余的功可以变成机器的动能，故机器总不能运动，即发生自锁。 正行程：曲柄1为原动件，滑块3为输出从动件； 运动传递：1→2→3； M1为驱动力矩，F3为生产阻力；如推土机机构。 如图所示曲柄滑块机构： 反行程：滑块3为原动件，曲柄1为输出从动件； 运动传递：3→2→1； M1为生产阻力，F3为驱动力矩；如内燃发动机主机构。 3.正行程?≠反行程? ′ ① 表示正、反行程时机器都能运动 ② 反行程发生自锁，如螺旋千斤顶 自锁机构：凡使机器反行程自锁的机构 一、斜面机构 已知：f，Q(包括重力) 求：A等速上升与等速下降时，水平力F的