第五章 机械的效率和自锁.docVIP

第五章?? 机械的效率和自锁 §5-1 机械的效率 正常运转时：输入功 = 输出功 + 损失功 即： （5—1） 一．机械效率的一般表达形式 机械在一个运动循环内，输出功和输入功的比值称为机械效率，反映了输入功在机械中有效利用的程度，通常以表示： （5—2） 式（5—1）、（5—2）除以做功的时间，则得 （5—2’） 式中Nd、Nr和Nf分别为输入功率、输出功率和损耗功率。因wf（或Nf）0，由上式可知，且wf（或Nf）越大，越低。为了使机械具有较高的机械效率，应尽量减少机械中的损耗功，而机械中的损耗主要是摩擦损耗，因此在设计机械时应尽量简化机械传动系统，减少运动副的数目和设法减少运动副中的摩擦 机械损失系数（损失率）ξ （5—3） ? 二．机械效率以力或力矩的形式表达 机械效率还可以用力或力矩的比值形式来表达。 图5-1所示为一机械传动示意图，设F为实际驱动力，G为相应的实际生产阻力；vF和vG分别为F和G的作用点沿该力作用线方向的速度，根据式（5—2’）可得 （a） 如设该机械系统不存在摩擦力（称为理想机械），因而Nf=0，其效率η0必等于1。对于理想机械，为了克服同样生产阻力G所需的驱动力称为理想驱动力F0 ，它必定小于实际驱动力F 。由理想机械的定义可得 （b） 将式（b）代入式（a）得 （c） 此式说明，机械效率也等于在克服同样生产阻力G的情况下，理想驱动力F0与实际驱动力F的比值。 同理，如设M和M0各为实际的和理想的驱动力矩，可得： （d） 所以： （5—4） 举例：①斜面机构 正行程： 反行程：（此时G为驱动力） ②螺旋机构 同理：拧紧时： 拧松时： ? 机械效率的确定 计算方法 实验方法 常用机构的机械效率见表5-1 ? ? ? 三、机器机组效率的确定 ①串联（只要其中任一个环节的效率很低，整个机组的效率就很低） 如图5-2所示 　 ②并联 输入总功率： 输出总功率： 此式表明：并联机组的总效率不仅与各机器的效率有关，还 与各机器传递功率的大小有关。 ? ③混联 计算方法： ??????? 先弄清输入功至输出功的路线 ??????? 分别计算各支路效率 ??????? 按串联、并联混合计算总效率 ? §5-2 机械自锁 1．机械自锁的概念： 2．研究自锁的意义： ①为使机械实现预期运动，应避免自锁 ②有些机械利用自锁 3．利用自锁的例子：手摇螺旋千斤顶 机床工作台升降、进给机构 4．自锁条件： ①移动副------作用力作用在摩擦角内，即： F----驱动力，Ft---有效分力 摩擦力： 当 ，总有 即：当 ，不管F如何增大，Ft 总小于Ffmax ②转动副----- 驱动力F作用在摩擦圆之内，即： F---外载荷，当F作用线在摩擦圆之内（即aρ），因F对轴颈中心的力矩始终小于它本身所产生的最大摩擦力矩 ，则产生自锁现象。 ③无论驱动力多大，生产阻力小于零。 如斜面下滑，F’=Gtg(α-φ) 此时，G为驱动力，F’为生产阻力 可知应： ④从机械效率角度考虑， 举例： 1）、螺旋千斤顶----顶起重物时，在重物作用下，应具自锁性。 ∵重物作用下的阻抗力矩 令： （此时G为驱动力），则： ∴ （也可从效率角度推得） 2）、斜面压榨机----如图5-8 在楔块2上施加外力F 将物体4压紧，去掉F后，在压紧力G作用下楔块2不会自动松退，确定其自锁条件。 为确定此压榨机在力G作用下的自锁条件，可先求出G为驱动力时，该机械的阻抗力F。（设各摩擦面摩擦系数均为 f ） 作出总反力F23 ，取2、3