机械效率和自锁.ppt

青岛农业大学 基本要求： 1、熟练掌握移动副、螺旋副、转动副中摩擦问题的分析和计算方法。 2、熟练掌握机械效率的概念及效率的各种表达式，掌握机械效率的计算方法。 3、正确理解机械自锁的概念，掌握确定自锁条件的方法。 4、了解提高机械效率的途径及摩擦在机械中的应用 本章的重点: 1、物体所受总反力方向的确定。 2、移动副、转动副中摩擦问题的分析方法。 3、自锁现象和自锁条件的判断 本章的难点: 关于自锁条件的判断 5-1 研究摩擦的目的 5.1.2 螺旋副中的摩擦 移动副中总反力的方向确定： ① 总反力与法向反力偏斜一摩擦角或当量摩擦角； ② 总反力与法向反力偏斜的方向与构件1相对于构件2的相对速度方向相反。 注意： 1 移动副中的总反力与法向反力偏斜的角度始终为摩擦角或当量摩擦角吗？ 2 槽面接触的摩擦力大于平面接触的摩擦力，是因为槽面接触的摩擦系数大吗？ 3 影响当量摩擦系数的因素有哪些？ 5.2考虑摩擦时机构的受力分析 例5-1 如图所示的铰链四杆机构，曲柄1为主动件，在力矩 的作用下沿 方向回转，试求转动副B、C中总反力的方位。图中虚线小圆为摩擦圆，解题时不考虑构件的自重及惯性力。 例5-2 如图所示的四杆机构，曲柄1为主动件，在力矩 的作用下沿 方向回转，试求各运动副中的反力及作用在构件3上的平衡力矩 。图中虚线小圆为摩擦圆，解题时不考虑构件的自重及惯性力。 例5-3 图示曲柄滑块机构，已知各构件的尺寸（包括转动副的半径 ），各运动副中的摩擦系数 ，作用在滑块上的生产阻力为 ，试对该机构在图示位置时进行受力分析（各构件的重量及惯性力均忽略不计），并确定加于点B与曲柄AB垂直的平衡力的大小 。 结论： ① 考虑摩擦时机构的受力分析的关键是确定运动副中的总反力的方位。 ② 转动副中总反力的确定应遵循三点。 ③ 移动副中的总反力的确定应遵循两点。 ④ 进行力分析时，首先从二力构件开始。对其他构件力的分析应遵循力的平衡条件。 例5-4 图示机构，已知各构件的尺寸（包括转动副的半径），各运动副中的摩擦系数，作用在滑块上的生产阻力，试对该机构在图示位置时进行受力分析（各构件的重量及惯性力均忽略不计），并确定加于原动件1上的平衡力矩。 例题5-4 在图示的偏心夹具中，1位夹具体，2为工件，3为偏心圆盘。偏心圆盘的几何中心为A，外径为D，偏心距为e，偏心圆盘轴颈的摩擦圆半径为ρ 。当用力F压下手柄时，即能将工件夹紧，以便对工件加工。为了当作用在工件上的力去掉后，夹具不至于自动松开，则需要该夹具具有自锁性,试确定其自锁的条件。 1、根据构件3相对于2的运动趋势，确定总反力FR23的方位如图所示。 2、分别过点O、A作总反力FR23的平行线，则 3、总反力FR23应与摩擦园相切或相割，即 当 时，其绝对值的大小表示机械自锁的程度。 当 时，机械处于临界自锁状态； 当 时，其绝对值越大，表明自锁越可靠。 例题5-8 图示的斜面压榨机，若在滑块2上施加一定的驱动力F，即可推动构件3移动并将物体4压紧。设G为被压紧的物体对滑块3的反作用力，各接触面的摩擦系数均为 。试求：力F撤去后使机构自锁时，滑块1的倾角的取值范围。 解 由摩擦系数，得摩擦角 值得注意的是，图示的斜面压榨机，要求在力G的作用下自锁，滑块2不能松退，但在力F的作用下滑块2可向左移而将物体4压紧，力F反向也可使滑块2松退，即在力F的作用下压榨机是不自锁的。因此，一个自锁机构，只是对于满足自锁条件的驱动力在一定运动方向上的自锁；而对于其它外力，或在其它运动方向上则不一定自锁，这就是自锁的方向性。 问题：自锁机械在自锁方向上是否一定就不能运动？ §5-5提高机械效率的措施 影响效率的主要因素是摩擦损耗，故提高效率可采取如下措施： 1、尽量简化机械系统 台扇的主运动也为叶轮的回转运动，但辅助运动为导流板的回转运动，分别由两个电机驱动，传动系统简单，效率更高。 2、选择合适的运动副形式 不同运动副的效率不同，在满足使用功能的前提下，尽量采用效率高的运动副。转动副的效率比移动副高，且配合精度也高。 3、尽量减少构件的尺寸 在满足强度、刚度的前提下，不要盲目增大构件尺寸。如轴颈的尺寸越大，摩擦园半径越大，产生的摩擦阻力越大。 4、尽量减少运动副中的摩擦 用平面摩擦代替槽面摩擦； 用滚动摩擦代替滑动摩擦； 用矩形螺旋传动代替三角形螺旋传动； 采用润滑剂； 合理选择运动副元素的材料。 §5-5 摩擦在机械中的应用 本章小结 1 运动副中的摩擦 ① 移动副总反力的方位。方位包括力的方向和作用点。 ② 槽面摩擦，当