【专题一教案】螺旋副自锁条件及效率分析.doc

专题题目：螺旋副自锁条件及效率分析 授课方式 （请打√） 理论课√讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□ 课时 安排 2 教学大纲要求：机械效率；自锁现象 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 教学重点及难点： 重点：机械的机械效率、自锁现象及自锁条件效率的概念及的和自锁条件 机械运转时，由于有摩擦的存在，总有一部分驱动力所作的功要消耗在克服摩擦等有害阻力上，这部分消耗是一种能量的损失。工程上利用效率这个术语来衡量机械对能量的有效利用程度。显然，摩擦越大，效率就越低。而效率低到一定程度时，机械就会出现自锁。因此，效率和自锁是与摩擦密切相关的两个问题。 1、 移动副中的摩擦 已知：平面移动副中滑块在驱动力F的作用 下沿水平导路以速度做移动。 受力分析：F、N、Ff（摩擦力）重力G 摩擦力大小根据滑动摩擦定律 即 ∴ f——材料、光滑度、润滑 ——摩擦角 摩擦力与正压力的合力称为全反力，方向：与成 ①F分解为和 法线方向： 沿导路方向： ②由平衡条件： ③自锁：当时，无论驱动力F增加到多大（甚至无穷大）都不会使滑块运动的现象，称为自锁。 自琐区：把以导路法线为中线的角构成的区域，称为自锁区。（阴影区） ④结论：A.当时，若滑块不能被推动，唯一原因是驱动力不够大，不能克服工 作阻力，而不是自锁。 B.当时，无论驱动力多大，滑块不动，自锁。 移动副的自锁条件： 2、 移动副中的机械效率和自锁 一、机械的效率 1、定义 机械运转时 稳定运转时： = 机械效率 ：输出功和输入功的比值，反映输入功有效利用的效率。 2、机械效率的计算方法： （1）用功计算： （1） （2）用功率计算： 功率P: 单位时间内力所作的功 把（1）式除以时间得： （3） 用力和力矩来计算： A: 以驱动力和驱动力矩计算： 已知：主动轮1在驱动力F作用下，以逆时针转动，带动从动轮2，使载荷Q(工作阻力)以速度运动。 （a） 现设想在机械中没有摩擦，而工作阻力仍为Q，则驱动力由F变为F0,显然，FF0,这时输入功率和输出功率相等，即 (b) 代入（a） ——用力矩表示 （不必算W和P） B: 以工作阻力或阻力矩计算： 若设想在机械中没有摩擦，而驱动力F 不变，则工作阻由Q变为Q0,显然： 由(a)式 代入(b) ——力矩表示 （不必算 W 和P） （4）用其他方法计算 ： 实验法 查手册法（一般常用机械都有） 若，则 （1）若机器原来就在运动，那它仍能运动，但此时，∴机器不作任何有用的功，机器的这种运动称空转。 （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功能，∴机器总不能运动，即发生自锁（）。 若 ∴，机器必定发生自锁。 综合两种情况，机器自锁条件： （：有条件的自锁，一般是不可靠的。） 二：螺旋副中的自锁和效率分析 把螺纹展开以后就成为一个斜面，所以先讨论斜面机构的效率和自锁。 一、斜面机构的效率和自锁 1、滑块沿斜面等速上升 滑块1在驱动力F作用下沿斜面等速上升，此时的行程称为正行程。F为驱动力，Q为生产阻力，滑块在力F、Q和全反力R21作用下平衡，由平衡条件可得 若A、B无摩擦，，理想驱动力 上升： 2、滑块沿斜面等速下降： 滑块沿斜面等速下降，此时的行程称为反行程。Q为驱动力，为生产阻力，滑块在力F、Q和全反力R21作用下平衡，由平衡条件可得 若1、2间无摩擦，，理想生产阻力 下滑：（斜面机构在应用时，一般上升——正行程，上般下降——反行程） 讨论：，。当一定，，是的函数，且 正行程： ,,自锁。不自锁： 反行程：，，自锁。 一般正行程为工作行程，不要求自锁，而反行程要求自锁。 二、螺旋机构的效率和自锁 1、矩形螺纹 把矩形螺纹沿中径d2展开即成为斜面，螺母相当于滑块。设螺纹的螺距为p，线数为n，则导程为np，由图可得 螺母沿轴线移动方向与Q相反时，（拧紧螺母）螺旋传动相当于滑块上升。 ∴ ∴ 相反：当螺母A沿轴线移动方向与Q相同时（放松螺母），螺旋传动相当于滑块下降 2、三角螺纹： 三角螺纹与矩形螺纹相比，正压力不同，所以摩擦力也不同。矩形螺纹相当于楔形滑