机械原理课件--机械效率.ppt

机械在运转过程中，其运动副中的摩擦力是一种有害阻力，造成动力浪费，降低机械效率，增加磨损，降低工作可靠性，寿命下降。因此研究机械中的摩擦对机械效率的影响，对改善机械运转性能和提高效率有重要意义。 11.1 机器的运动和功能的关系 1．机械的运转阶段及特征 机械系统的运转从开始到停止的全过程可以分为以下三个阶段：启动阶段、稳定运转阶段及停车阶段。 式中， Wd为驱动力所作的功，即输入功；Wr,Wf分别为克服工作阻力和有害阻力（主要是摩擦力）所需的功，两者之和为总耗功Wc，E1、E2分别为开始和结束时的动能：Wd-Wc=E2-E10在稳定运转阶段，若机械作变速稳定运转，则每一个运动周期的末速度等于初速度，于是Wd-Wc=E2-E1=0 ， 即在一个运动循环以及整个稳定运转阶段中，输入功等于总耗功。但在一个周期内任一时间间隔中，输入功与总耗功不一定相等。 1、机器的机械的效率 作用在机械上的力可分为驱动力、生产阻力和有 害阻力三种。通常把驱动力所做的功称为驱动功 （输入功），克服生产阻力所做的功称为输出 功，而克服有害阻力所做之功称为损耗功。机械 稳定运转时，有输入功等于输出功与损坏功之和 * 第十一章 机器的机械效率 启动阶段： 原动件的速度从零逐渐上升到开始稳定的过程。 稳定运转阶段： 原动件速度保持常数（称匀速稳定运转）或在正常工作速度的平均值上下作周期性的速度波动（称变速稳定运转）。图中T为稳定运转阶段速度波动的周期，ωm为原动件的平均角速度。经过一个周期后，运动回到原来的状态。 停车阶段： 原动件速度从正常工作速度值下降到零。 在启动阶段，根据能量守恒定律，作用在机械系统上的力在任一时间间隔内所作的功，应等于机械系统动能的增量。用机械系统的动能方程式可表示为：Wd-(Wr+Wf)=Wd-Wc=E2-E1 若机械系统作匀速稳定运转，由于该阶段的速度是常数。故在任一时间间隔中输入功总是等于总耗功。 在停车阶段，机械系统的动能逐渐减小，即Wd-Wc=E2-E10，??? 在此阶段，由于驱动力通常已经撤去，即Wd=0。故当总耗功逐渐将机械具有的动能消耗殆尽时，机械便停止运转。 启动阶段和停车阶段统称为机械的过渡过程。为了缩短这一过程，在启动阶段，一般常使机械在空载下启动，或者另加一个启动马达来加大输入功，以达到快速启动的目的；在停车阶段，通常依靠机械上安装的制动装置，用增加摩擦阻力的方法来缩短停车时间 11.2 机器的机械效率及自锁 输出功和输入功的比值反映了输入功在机械中有效利用的程度，称为机械效率。 （1）效率以功或功率的形式表达 根据机械效率的定义 用功率可表示为： 式中Pd、Pr、Pf分别为输入功率、输出功率和损耗功率 ， 由于损耗功率不可能为零，所以机械的效率总是小于1。为提高机械效率，应尽量减少机械中的损耗，主要是减少摩擦损耗。 （2）效率以力或力矩的形式表达 ?F为驱动力，Q 为生产阻力，vF和vQ分别为F和Q沿该力作用线的速度 假设机械中不存在摩擦，该机械称为理想机械。此时所需的驱动力称为理想驱动力F0，此力必小于实际驱动力F。对于理想机械： 此式表明，机械效率等于理想驱动力与实际驱动力的比。 若用力矩之比的形式表达机械效率为： 式中MF0,MF分别表示为了克服同样生产阻力所需的理想驱动力矩和实际驱动力矩。从另一角度讲，同样驱动力F，理想机械所能克服的生产阻力Q0必大于所能克服的生产阻力Q。 对于理想机械 同理，有下式成立： MQ ,MQ0所能克服的实际生产阻力矩和理想生产阻力矩。 2．机械系统的机械效率 对于由许多机械或机器组成的机械系统的机械效率计算，可根据组成系统的机械效率计算求得。机械的连接方式一般有串联、并联、混联。 （1）串联 由k台机械串连组成的机械系统，设系统的输入功率为 Pd ,各机械的效率分别为η1, η2, ┄, ηk； Pk 为系统的输出功率。则系统的总效率为： 结论：串联系统的总效率等于各机器的效率的连乘积。串联的级数越多，机械系统的效率越低。 （2）并联 设系统的输入功率为Pd ,各机械的效率分别为η1, η2, ┄, ηk； Pk为系统的输出功率。则系统的总功率： 总输出功率为： 并联系统的总效率不仅与各组成机器的效率有关,而且与各机器所传递的功率也有关。设ηmax和ηmin为各个机器中效率的最大值和最小值则ηmaxηηmin。 若各台机器的输入功率均相等,即 则 ???????????????????? ? ???????????????????? 若各台机器的效率均相等，即 则： 结论：若各台机器的效率均相等,并联系统的总效率等于任一台机器的效率。 *