第五章机械的效率和自锁武汉理工大学,机械原理,.ppt

* * 第五章 机械的效率和自锁 输入功率 §5-1 机械的效率一、机械效率 有效功输出 有害功输出 Wd =Wr + Wf Wd——输入功；Wr——输出功(有用功)；Wf——有害功。 定义： h = Wr / Wd 效率有瞬时效率和平均效率(简称效率)之分，前者指在任一瞬时能量的利用程度，而后者则指在一个运动周期中所有瞬时效率的平均值。 120 = 100 + 20 110 = 100 + 10 h = Wr / Wd (h = 1——理想机器——永动机) = 1- Wf / Wd (Wf↗→ h↘) h 1 3. 表示方法 a. 功表示 h = Wr / Wd b. 功率表示 h = (Wr /t) /(Wd /t) = Nr / Nd = 1- Nf / Nd t ——一个运动循环时间 2. 性质 c. 力(矩)表示 设想机器中无有害阻力——理想机器。设F0为对应(克服)同一生产阻力Q时的理想阻力。对于理想机器，有 h0= QVQ /F0VF = 1 即： QVQ = F0VF ∴ h = F0 / F h = Nr / Nd = QVQ /FVF 设：F——实际驱动力；Q——实际生产阻力；VF、VQ作用点沿力方向线速度。 同理有：h0= Q0VQ /FVF = 1 Q0VQ = FVF ∴ h = Q / Q 0 驱动力的效率表示 生产阻力的效率表示 F vF vQ Q h = 理想驱动力 实际驱动力 实际生产阻力 理想生产阻力 = h = MF0/ MF = MQ/ MQ0 设MF、MF0为实际和理想的驱动力矩，MQ、MQ0为实际和理想的生产阻力，则同样有 驱动力矩的效率表示 生产阻力矩的效率表示 二、应用 电机 皮带传动 轴承 齿轮传动 工作机 如：圆柱齿轮 6~7级 0.98~0.99 8级 0.97 带传动(三角带) 0.96 滑动轴承： 0.94(润滑不良) ；0.97(润滑正常) ；0.99(液体润滑) 理想生产阻力矩 实际生产阻力矩 = h 理想驱动力矩 实际驱动力矩 = 该串联组功率在传递的过程中，前一机器的输出功率即为后一机器的输入功率。 于是有：h1=Nr1/Nd1、h2=Nr2/Nd2、hK=NrK/NdK 依据机构的组成、运动的传递情况，计算整个机器的效率。 Nr1 Nr2 Nr3 NrK-1 NrK Nd Nd2 Nd3 NdK h1 h2 h3 hK … 1. 串联 所以：h =h1h2……hK 结论：(1) 串联机器(组)的总效率等于组成该机器(组)各机械部分效率的连乘积； (2) h himin≤hi——总效率小于组成该机器任一机械部分的效率，当某一部分效率太低时，将直接影响到机器总效率； (3) K↗→h↙——用尽可能短的传递路线。 总效率为：h = NrK Nd = NrK Nd1 Nr1 Nd2 Nr2 Nd3 Nr3 …… …… NdK-1 NdK NrK-1 总输入功率为： Nd = Nd1 + Nd2 + …+ NdK 总输出功率为： Nr = Nr1 + Nr2 + …+ NrK ∵hi= Nri/Ndi 而 Nr = Nd1h1 + Nd2h2 + …+ NdKhK h1 h2 h3 hK Nd3 Nr1 Nr2 Nr3 NrK Nd1 Nd2 NdK Nd Nr 2. 并联 图示为几种机器并联组成的机组。 ∴h = (Nd1h1 + Nd2h2 + …+ NdKhK) (Nd1 + Nd2 + …+ NdK) Nd (Nd1h1 + Nd2h2 + …+ NdKhK) = ∴h = (Nd1h1 + Nd2h2 + …+ NdKhK) / (Nd1 + Nd2 + …+ NdK) = (Nd1h1 + Nd2h2 + …+ NdKhK) / Nd 结论：(1) 并联机组的效率，不仅与各个机构的效率有关，而且与效率的分配有关； (2) 设hmin =Min(h1、h2、…、hK)