机械原理5机械的效率和自锁.ppt

4 3 1 G 2 F F （7）列出驱动力 F 和力FR32的关系式 2. 当撤掉F 后，工件可能松脱，问： 为防止松脱，至少应在滑块2 上 维持多大的力F ′? 4 3 1 2 F′ G 该问属于反行程问题，此时G 为 驱动力， F′为阻力。 由正行程力的表达式： 得出反行程力的表达式 理想工作阻力 实际工作阻力 解得反行程自锁条件： 3. 滑块在G 作用下的自锁条件。 B A 1 2 例3. 图示为一偏心夹具，1为夹具体， 2为工件，3位偏心圆盘。 为了夹紧 工件，在偏心盘手柄上施加一F 力，当F去掉后，要求该夹具能 自锁，求该夹具的自锁条件。 3 A B F 解：分析 在F 力撤除后，偏心盘松脱趋势为 逆时针转向。 只有当偏心盘在反力作用下产生顺时针 作用的阻力矩时，机构具有自锁功能 在F力作用下，工件夹紧，偏心盘 顺时针转向； 问题：反力如何作用会有阻力矩？ 反力为： 、 M M X X 1 D B A 2 3 A B 用解析式描述自锁条件 自锁条件：力FR23作用线在摩擦圆内 用几何条件表示为： c 3 1 2 例4. 图示为凸轮机构，推杆1在凸轮3推力F的 作用下，沿着导轨2向上运动，摩擦面的 摩擦系数为f。为了避免发生自锁，试问 导轨的长度 应满足什么条件。 F 解：分析 （1）在力 F 的作用下，推杆有逆时针 偏转的趋势，故在A、B两点与导 轨接触，由力平衡条件： 由FN 引起的摩擦力为： （2）不自锁条件为： L A B 本章作业：5-2，5-5 ~ 5-8，5-10。 例5. 在图示的缓冲器中，若已知各楔块接触面间的摩擦系数 f 及 弹簧的压力FS，试求当楔块 2、3 被等速推开及等速恢复原位时 力F 的大小，该机构的效率以及此缓冲器正、反行程均不至发生 自锁的条件。 F 解：1. 楔块2、3 被推开为正行程 分别取块1、2 分析受力 F F FR31 FR21 FR31 FR21 F FR21 FR12 FR42 FS 联立两式求解： 得： 令： 得正行程自锁条件为： 得正行程不自锁条件为： 正行程效率: 理想工作阻力 实际工作阻力 2. 楔块2、3 等速恢复原位为反行程，此时FS为驱动力，原 驱动力 F 降至F′成为阻力。 正行程驱动力与阻力关系表达式： 反行程驱动力与阻力关系表达式： FS — 阻力 F — 驱动力 F′—阻力 FS — 驱动力 反行程自锁条件： 反行程不自锁条件： 正、反行程均不自锁条件： 1 1′ P 2 例6. 图示焊接用的楔形夹具，1、1′为焊接工件，2为夹具体， 3为楔块，各接触面间摩擦系数均为f，试确定此夹具的自锁条件(即当夹紧后，楔块3不会自动松脱出来的条件）。 解：1. 夹紧后，作用在楔块上的力 P 消失 自锁条件： （1） （2） （1） （2） 联立求解（1）、 （2）得反行程自锁条件： 例7. 图示楔块机构。已知：α=β=60°，各摩擦面间的摩擦系数均为f=0.15，阻力Q=1000N。试： (1) 画出各运动副的总反力； (2) 写出块1、2 的力矢量方程式； (3) 画出力矢量多边形； (4) 用解析法求出驱动力P之值。 α α β Q P 1 2 3 2 Q Q * 第五章　机械的效率和自锁 §5-1 机械的效率 关于机械系统中，输入功、输出功、损失功的解释： 输入功—在一个机械系统中，驱动力（或驱动力矩）所作的功 称为输入功，用Wd 表示; 输出功—在一个机械系统中，克服工作阻力（或驱动力矩）所 作的功，称为输出功，用Wr 表示; 损失功—在一个机械系统中，克服有害阻力（如摩擦阻力、空） 气阻力等）所作的功，称为损失功，用Wf表示; 机械在稳定运转时期，输入功等于输出功与损耗功之和，即： 以功率的形式表示，则有： 将上式等号两边同除以输入功率Nd ,得： 令式中: 得到机械效率的表达式为： 令： 机械损失系数 由于机械摩擦不可避免，故必有： 效率恒小于一 图5-1为机械传动装置的示意图 设F为驱动力，G为生产阻力， VF、VG 分别为F 、G作用点沿该 力作用线方向的分速度，其效率 为： 为了将上式简化，引入理想机械的概念，即在理想机械中 不存在摩擦，当工作阻力为G时，所需的驱动力为理想驱动力 F0 由于理想机械不存在摩擦，显然理想驱动力F0小于实际驱动 力F，此时机械的效率为： （a） （b） 将（b）代入（a）中 （a） （b） 如用力矩表