机械原理机械的传动效率2.doc

第10章机械的 传动效率 第10章机械的传动效率 10-1 运动副中的摩擦分析 10-2 机械的传动效率 10-3 机械的自锁条件 10-4 提高机械效率的途径 10-5 摩擦在机械中的应用 驱动力 F d 机械 摩擦力F f 、惯性力…… 工作阻力 F r 输入功 W d 机械 （摩擦）损耗功W f 输出功 W r 什么是机械的传动效率？ d r d r P P w w η 输入功率 输出功率 输入功 输出功 == 什么是机械的传动效率？ F νF νQ P P η Q d r × × == 驱动力 生产阻力 输入功率 输出功率 大多数机械，为了运动平顺或节省 动力，希望传动效率尽可能高。但 无论如何，传动效率不可能达到1。 为什么研究机械的传动效率？ 因为存在摩擦，而摩擦存在于直接 接触的运动副。 机械的传动效率为什么不可能 达到1？ 增加零部件磨损，降低机械的工作 可靠性和使用寿命…… 摩擦不仅仅影响机械的传动效 率…… 研究摩擦及机械效率的目的： 前面分析和设计的前提：理想 机械（忽略摩擦，效率等于1） 通过合理设计，改善机械运转性 能，提高机械传动效率。 理想机械（理想工况）： 忽略速度波动，主轴ω为常数； 忽略摩擦，机械效率等于1； 忽略重力、惯性力…… 机械只受驱动力、工作阻力：外力 10-2 机械的传动效率 一、机械效率的表示形式 二、机械系统的机械效率 *三、轮系的机械效率 外力（矩）功（率） 驱动力驱动功（输入功） 生产阻力输出功 有害阻力损耗功 10-2 机械的传动效率 一、机械效率的表示形式 d f d fd d r W W W WW W W ?= ? ==1η frd WWW += 1、效率以功或功率的形式表示 d f d r P P P P ?==1η Q Qv F Fv 2、效率以力或力矩的形式表示 F Q d r Fv Qv P P ==η 2、效率以力或力矩的形式表示 假设无摩擦，则为理想机械。为 克服同样的生产阻力Q所需的驱动力， 则为理想驱动力F 0 （F）。 1 0 0 == F Q vF Qv η 1 0 0 == F Q vF Qv η 故 FQvFQv 0= 代入式 F F Fv vF Fv Qv η 0 F F0 F Q 实际驱动力 理想驱动力 ===得 F Q d r Fv Qv P P ==η 同理，机械效率也可用力矩之比 的形式表示，即 F F0 M M η 实际驱动力矩 理想驱动力矩 = F F Fv vF Fv Qv η 0 F F0 F Q 实际驱动力 理想驱动力 === 2、效率以力或力矩的形式表达 假设无摩擦，则为理想机械。为 克服同样的生产阻力Q所需的驱动力， 则为理想驱动力F 0 （F）。 同样的驱动力F，无摩擦时克服的 生产阻力，则为理想工作阻力Q 0 （Q）。 2、效率以力或力矩的形式表示 机械效率也可以工作阻力（矩） 的形式表示： 0 Q Q η 理想工作阻力 实际工作阻力 = 0Q Q M M η 理想工作阻力矩 实际工作阻力矩 = 例4、 矩形螺纹螺旋副，Q为 作用在螺母上的载 荷，M为外加力矩。 求：拧紧螺母时的η； 螺母在Q力作用下松 开时的η′。α 2 1 Q M 例4、 1、拧紧时受力分析，得： α 2 1 Q M )tan(Q d M ?α+= 2 则 )tan( tan M M ?α α η + == 0 )tan(Q d M ?α?= 2 例4、 2、松开时受力分析，得： α 2 1 Q M 则 α ?α η tan )tan( Q Q ? == 0 此时，Q为驱动力 M 为阻止螺母加速下滑的阻力矩 10-2 机械的传动效率 二、机械系统的传动效率 一个机构或机器的效率可通过 受力分析进行计算，也可用实验方 法测得，或查阅机械设计手册。 10-2 机械的传动效率 二、机械系统的传动效率 因此，由常用机构组合而成的各 种机械，其机械总效率可以根据这些 机构的机械效率进行计算或估算。 10-2 机械的传动效率 二、机械系统的传动效率 机械系统的组合方式有3种：串 联、并联和混联，相应的计算效率 的方法也有3种。 1、串联（series connection） k k k dd k P P P P P P P P P P ηηηηη????=????== ? ?? 321 12 3 1 21 1η 1 PdP 1 2η 2 P 2 k η 1? k PkP k 串联的级数越多，系统效率越低；若其中某 机构效率很低，则整个系统效率会很低。 总输入功率： kdPPPP +++=蹠 21 dP 1η 1 P 1 P 2η 2 P 2 P k η k P k P rP 2