第5章机械的效率与自锁1分解.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 内容提要 重力功 动能增量 损失功 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： 2. 机械的运转（过程） Wd―Wr―Wf±WG=E－00 输入功大于有效功与损失功之和。 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 输入功小于有效功与损失功之和。 输入功总是等于有效功与损失功之和。 二、机械的效率(mechanical effeciency) 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。 1.η＝Wr / Wd 2. 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 (5-1) b)考虑润滑 c)合理选材 ＝1－Wf /Wd (5-2) ＝(Wd－Wf) /Wd ＝(Nd－Nf) /Nd ＝1－Nf /Nd (5-2’) a)用滚动代替滑动 作者：潘存云教授 F vF F0 vG G 机械 3.用力的比值表示： ＝G vG /[F vF] (a) η＝Nr / Nd 对理想机械，有理想驱动力F0 η0＝Nr / Nd = G vG /[F0 vF] 代入得: η＝F0 vF / [F vF]＝F0 / F (c) 4. 用力矩来表示有：η＝M0 / Md 理想驱动力矩/实际驱动力矩 (d) ＝1 (b) 同理：当驱动力F一定时，理想工作阻力G0为： G0 vG /[ F vF]＝1 得： η＝G vG /[G0 vG]＝G / G0 用力矩来表示有：η＝M G/ MG0 生产阻力矩/理想阻力矩 重要结论： 例如：计算螺旋副的效率： 拧紧： 理想机械： M0＝d2 G tg(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 tg(α-φv )] 理想驱动力： G0=2M’/[d2 tg(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(P69-P70)。 ＝tg(α)/tg(α＋φv ) （5-7） ＝tg(α-φv ) / tg(α ) （5-8） 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 0.7