第5章机械的效率与自锁解析.ppt

* 第五章 机械的效率和自锁 §5－1 机械的效率 §5－2 机械的自锁 作者：潘存云教授 重力功 动能增量 有害功 有效功 驱动功 ωm t ω 一、机械运转时的功能关系 §5－1 机械的效率 1.动能方程 机械运转时，所有作用在机械上的力都要做功，由能量守恒定律知：所有外力之功等于动能增量 2.机械的运转 Wd―Wr―Wf±WG=E－00 输入功大于有害功之和。 Wd―Wr―Wf±WG= E－E0 a)启动阶段 速度0 ? ω,动能0 ? E 启动 作者：潘存云教授 ωm t ω 稳定运转 启动 b)稳定运转阶段 在一个循环内有 Wd―Wr―Wf= E－E0＝0 ②匀速稳定阶段 ω＝常数，任意时刻都有： ①变速稳定阶段 ω在ωm上下 周期波动, ω(t)=ω(t+Tp) WG=0, △E=0 ? Wd= Wr+Wf Wd―Wr―Wf=E－E0＝0 ? Wd=Wr＋Wf c)停车阶段 ω ? 0 Wd―Wr―Wf±WG= E－E00 停止 输入功小于有用功与损失功之和。 输入功总是等于有用功与损失功之和。 二、机械的效率 机械在稳定运转阶段恒有: 比值Wr / Wd反映了驱动功的有效利用程度， 称为机械效率。 η＝Wr / Wd 用功率表示：η＝Nr / Nd 分析：η总是小于 1，当Wf 增加时将导致η下降。 设计机械时，尽量减少摩擦损失，措施有： Wd= Wr+Wf b)考虑润滑 c)合理选材 ＝1－Wf /Wd ＝(Wd－Wf) /Wd ＝(Nd－Nf) /Nd ＝1－Nf /Nd a)用滚动代替滑动 F0 vF vG G 作者：潘存云教授 理想机械 用力的比值表示： ＝G vG /F vF η＝Nr / Nd 对理想机械，当工作阻力G一定时，有理想驱动力F0 η0＝Nr / Nd = G vG /F0 vF 代入得 η＝F0 vF / F vF＝F0 / F 用力矩来表示有 η＝Md0 / Md ＝1 同理：当驱动力F一定时，理想工作阻力为G0： G0 vG / F vF＝1 得： η＝G vF /G0 vF＝G / G0 用力矩来表示有：η＝M G/ MG0 理想机械 F vF vG G0 F vF vG G 机械 重要结论： 计算螺旋副的效率： 拧紧： 理想机械： M0＝d2 G tan(α ) / 2 η＝M0 / M 拧松时，驱动力为G，M’为阻力矩，则有： 实际驱动力： G=2M’/d2 tan(α-φv ) 理想驱动力： G0=2M’/d2 tan(α) ∴ η’＝G0/G 以上为计算方法，工程上更多地是用实验法测定η ，表5－2列出由实验所得简单传动机构和运动副的机械效率(P123-P124)。 ＝tan(α)/tan(α＋φv ) ＝tan(α-φv ) / tan(α ) 表5-2 简单传动机械和运动副的效率 名 称 传 动 形 式 效率值 备 注 圆柱齿轮传动 6~7级精度齿轮传动 0.98~0.99 良好跑合、稀油润滑 8级精度齿轮传动 0.97 稀油润滑 9级精度齿轮传动 0.96 稀油润滑 切制齿、开式齿轮传动 0.94~0.96 干油润滑 铸造齿、开式齿轮传动 0.9~0.93 圆锥齿轮传动 6~7级精度齿轮传动 0.97~0.98 良好跑合、稀油润滑 8级精度齿轮传动 0.94~0.97 稀油润滑 切制齿、开式齿轮传动 0.92~0.95 干油润滑 铸造齿、开式齿轮传动 0.88~0.92 蜗杆传动 自锁蜗杆 0.40~0.45 单头蜗杆 0.70~0.75 双头蜗杆 0.75~0.82 润滑良好 三头、四头蜗杆 0.80~0.92 圆弧面蜗杆 0.85~0.95 续表5-2 简单传动机械和运动副的效率 名 称 传 动 形 式 效率值 备 注 带传动 平型带传动 0.90~0.98 滑动轴承 球轴承