第10章 机械的效率.ppt

第十章 机械的效率 本章重点：机械效率的定义和计算，自锁现象和自锁条件，典型机械的效率计算及自锁条件。 本章难点：一些机构自锁条件的确定。 §10-1 机器的运转及功能关系 一、机器的动能方程 3、混联 图5-5所示为一混联机组。 混联机组的效率可按下列步骤计算： （1）分清能量流 (2)按串联方式，计算每条能量流的效率 例如，对于图5-7所示的曲柄滑块机构，可定义： 反行程：滑块3为原动件，曲柄1为输出从动件； 例1推导图所示偏心夹具的自锁条件。 例1 试推导图所示斜面压榨机的机械效率计算式和自锁条件。 以滑块3为示力体，由力平衡条件可得： 2）反行程：松开物体 F ——生产阻力（对应于正行程中的驱动力F）； Q ——驱动力（对应于正行程中的生产阻力Q）。 在式（21）中，以－j替代j可得： F =Q tan(l－2j)或Q = F /tan(l－2j) 令上式中的j=0，可得理想驱动力 Q0= F /tanl 于是该机构的反行程效率为 本章要点： 1）机器运转的三个阶段及其特点； 2）机械效率h和损失系数x的定义； 3）匀速机械的效率计算公式，机组的效率计算； 4）机械的自锁及自锁条件； 5）典型机构的效率计算公式及自锁条件。 * §10-1机器的运转及功能关系 §10-2机器的机械效率和自锁 §10-3机械的效率计算与自锁分析 一、机器的动能方程 二、机器运转的三个阶段 由理论力学中的动能定理知，在任一时间间隔内，机器动能的改变等于作用于机器上的全部外力和内力的功之和。 (若将内部运动副中的摩擦力或摩擦力矩作为外力或外力矩处理后，一般情况下，机器内力系的功为零。) W=Wd－Wr－Wf±WG=ΔE= E－E0 其中，Wd——驱动力的动，即输入功； Wr——生产阻力的功，即输出功； Wf——有害阻力的功，即损失功； WG——重力的功。 W ——盈亏功 E——末动能，E0——初动能。 二、机器运转的三个阶段 1、起动时期 0→ωm EE0 2、稳定运动时期 （时间长，机器真正工作的阶段） （1）变速稳定运动（ω= ω(t)= ω(t+Tp)）—— TP为一个运动循环 在一个运动循环内 : 在任一瞬时: （2）匀速稳定运动（ω=const） 任一时间间隔内： 3 、停车时期 机器的动能克服阻力而作功,直至耗尽,使机器停止运转 §10-2 机器的机械效率和自锁 一、机器的机械效率 讨论稳定运动时期： 定义： ——损失系数 η——机器的机械效率，效率 变速稳定运动：在一个运动循环中讨论效率的 在TP内任一瞬时: 此时 瞬时效率(变化) 在整个TP内: 循环效率 ——机器真正的效率 匀速稳定运动：真正的效率即每一瞬时的效率。 Pd、Pr、Pf分别一个运动循环中驱动力、有效阻力、有害阻力的功率平均值 在一般情况下，机构中的驱动力和阻力为常数，有必要研究效率能否用力（力矩）表示。 图示为一机械传动示意图 设该装置为不存在有害阻力的理想机器 F0——对应于Q的理想驱动力； F0 F Q0——对应于F的理想有效阻力, Q0 Q Ｆ为驱动力，Q为生产阻力 或 二、复杂机器或机组的效率计算 由单一机构组成的机器，它的效率数据在一般设计手册中可以查到，对于由若干机构组成的复杂机器，整机的效率可由各个机构的效率计算出来，具体的计算方法按联接方式的不同分为三种情况。 1）串联 总效率： （2）并联 总输入功： 输出功： 总效率： （3）混联 由以上两种方法先分别求出后再根据具体路线计算 二、机器的自锁 1、机器的自锁条件： （1）若 （a）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。 （b）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动能。∴机器总是不能运动，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） 2、机器的运动行程 正行程：驱动力作用在原动件时，运动从原动件向从动件传递过程 反行程:将正行程的生产阻力作为驱动力，运动从从动件→原动件 一般正行程η≠反行程η’ ① 表示正、反行程时机器都能运动 ② 反行程发生自锁 自锁机构：凡使机器反行程自锁的机构 §10-3 机械效率计算及自锁分析示例 一、斜面传动 已知：f,Q(包括重力) 求：A等速上升与等速下降时，水平力F的大小，该斜面的效率及其自锁条件 解：1、滑块上升