机械原理第3章案例.ppt

第10章 机械系统的静力分析和设计 10.1 压力角和传动角 3.齿轮机构的压力角 10.3 机械中的摩擦、自锁和效率 10.3.1运动副中的摩擦和自锁 矩形螺旋副中的摩擦和自锁 3.平面转动副中的摩擦和自锁 10.3.2 考虑运动副摩擦时机构的力分析 10.3.3 机械的效率和自锁 FP FQ 如图，根据效率定义，得 为了设法消去式中的速度参量、进一步简化效率的计算,引用理想机械的概念。 理想机械就是不存在摩擦的机械。在理想机械中 Nf = 0，理想机械的效率η0 式中：FP0是理想机械的驱动力。 FP FQ 将（10---23）代如（10---24），得： 这样就将系统的机械效率表示成了理想驱动力和实际驱动力的比值。 讨论：为什么要用（10--25）来求效率？ 如果系统受到的是驱动力矩的作用，则有效率的力矩表示形式： 式中： MP0是理想机械的驱动力矩, MP为实际机械的驱动力矩。 重要结论： 例10---4 试确定螺旋副的效率。 解：根据6.3.1节分析，在正行程中，作用在螺母上的力矩M为主动力。令式（10---11）中 ，得理想机械的驱动力矩 则正行程中螺旋副的效率为： 知识回顾：正行程 FQ FQ/2 FQ/2 在上式中令 得 在反行程中，作用在螺母上的集中力FQ为主动力。由式（10---12）得： 螺旋副在反行程中的效率为 FQ FQ/2 FQ/2 讨论： 的物理意义 自锁产生的原因是驱动力所产生的使机械运动的有效分力小于或等于由其本身所引起的最大摩擦力，也就是说：驱动力所能做功的功率 总是小于或等于克服摩擦阻力所需要功的功率 2.机械自锁的效率条件 机械自锁时的η已没有一般效率的意义，它只表明机械自锁的程度。当η=0时，机械处于临界自锁状态；当η0，其绝对值越大，则表明自锁越可靠。 FQ FQ/2 FQ/2 例10—6 图10---19所示为斜面压榨机。确定在以FQ为主动力的行程中机构的自锁条件。设所有移动副的摩擦角均为?。 分析：首先利用考虑摩擦机构力分析的步骤和方法，求出驱动力FQ与工作阻力FP之间的关系 建立构件3的力平衡方程： 合并得： 由构件2得（力平衡方程）： 合并得： （2） 将式（1）代入（2）得 理想驱动力为： 由 得自锁条件： 效率为 * * * * 1.平面铰链四杆机构的压力角和传动角 压力角? ：在不计摩擦力、重力、惯性力的条件下，机构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受力点的速度方向线所夹的锐角? 。 传动角与压力角的关系 ：互为余角γ= 90o –? 。 传动角?：连杆与机构运动输出构件之间所夹的锐角。 动画演示 讨论：平面四杆机构的最小传动角位置 当 为锐角时，传动角 当 为钝角时，传动角 AB为原动件的曲柄摇杆机构， 当曲柄和机架处于两共线位置时，连杆和输出件的夹角 最小和最大（ ）。 4 vc A B C D F 1 2 3 B2 D A C2 B1 C1 机构设计时应满足最小传动角条件或最大压力角条件： 　　　?min ? ? ? ? 或 ?max ? ? ? ?， 　　其中，? ? ? 和 ? ? ? 分别为许用传动角和许用压力角。 　　在一般的机械中，推荐? ? ? =400 ～500 ，对高速或大功率机械，应取较大值。 2.凸轮机构的压力角 当不考虑摩擦时，凸轮作用于从动件上的驱动力F是沿接触点公法线方向的。与四杆机构相同，从动件上受到的驱动力的方向与驱动力作用点的速度方向 所夹的锐角? 称为凸轮机构的压力角。 基圆半径确定的一般原则： 在满足?max ≤[?]条件下，尽可能取较小的基圆半径。 动画链接 一般凸轮设计中，许用压力角[?]的推荐值为： 在推程中，直动从动件许用压力角[ ? ]＝30o～40o；摆动从动件许用压力角[ ? ]＝40o～50o。 在回程中 ［?′］≤70o～80o 齿廓为渐开线齿廓齿廓上各点压力角的大小是不同的。 通常所说的齿轮的压力角是指齿轮分度圆上的压力角 。 N V 当两齿廓在点K啮合时，若不考虑齿廓间的摩擦力，则主动齿廓作用于从动齿廓上的力是沿啮合点K的公法线方向n---n，该方向与从动齿轮齿廓上点K的速度方向之间所夹的锐角?K ，称为齿廓在该点上的压力角。 10.2 死点 结论：一个机构是否存在死点位置与机构的运动尺寸有关，还与取哪一个构件为原动件有关。 CD为主动件 1.机构的死点位置 机构在运动过程中传动角? ＝0o的情况，机构的这一位置称为死点位置。在机构的死点位置，