第5节_机械中的摩擦、机械效率跟自锁.ppt

第三节 考虑摩擦时机构的受力分析 ω14 Mr P ω21 例1 ：图示机构中，已知驱动力P和阻力Mr和摩擦圆半径ρ，画出各运动副总反力的作用线。 ω23 FR12 FR32 FR43 90°+φ FR23 FR21 FR41 v34 P Mr 2 1 3 A B C 4 解题步骤： ①从二力杆入手，初步判断杆2受拉。 ②由γ、β增大或变小来判断各构件的相对角速度。 ③依据总反力判定准则得出R12和R32属于摩擦圆的内公切线。 ④由力偶平衡条件确定构件1的总反力。 ⑤由三力平衡条件（交于一点）得出构件3的总反力。 第三节 考虑摩擦时机构的受力分析 例2 ：图示机构中，已知尺寸及位置，M1、ω１、ρ，求： 1.各运动副的作用力方位线和大小； 2.求作用在构件3上的阻力矩M3。 A B C D 1 2 3 4 M1 ω14 解：1.将摩擦圆画在各运动副上，如 图所示。 2.取构件2为分离体。 （1）确定不计摩擦时FR12、FR32。 FR12 FR32 ω21 ω23 γ β （2）确定ω21 ω23； （3）确定FR12、FR32的方位。 FR21 M1 FR41 ω14 l’ 3.取构件1为分离体。 （1）、（2）、（3）。 FR41=FR21=M1/l1 l1 第三节 考虑摩擦时机构的受力分析 4.取构件3为分离体。（1）、（2）、（3）。 C D 3 4 FR23 FR43 l2 M3=FR43L2=M1L2/L1 第四节 机械的效率 一、机械效率的一般表达式： 在机械运转时，设作用在机械上的驱动功（输入功）Wd，有效功（输出功）Wr，损失功Wf。则在机械稳定运转时，有： Wd= Wr +Wf 机械效率为输出功与输入功之比。它反映输入功的有效利用程度，用η表示。 一、机械效率的一般表达式： 很显然，ε＋η＝１ 由于摩擦不可避免，故ε＞０，η＜１。则０≤η＜１。 称为机械损失率（机械损失系数），用ε表示。 二、用力或力矩的比值表示效率： Ｆ VＦ VＧ Ｇ 机械 　　如图所示为一机械传动装置示意图，设Ｆ为驱动力，Ｇ为生产阻力，ＶＦ和ＶＧ分别为Ｆ和Ｇ的作用点沿该力作用线方向的分速度，于是有： （a） １.当给定阻力Ｇ时，在理想状态（不计摩擦） 这时所需的驱动力Ｆ０为理想驱动力。 （b） 将（b）代入（a）式得： 二、用力或力矩的比值表示效率： ２.当给定驱动力Ｆ时，在理想状态（不计摩擦）： 例：计算螺旋机构正、反行程的机械效率。 解：1.正行程： M=Gd2tan（α+ψ）/2 2.反行程： M=Gd2tan（α-ψ）/2 三、机组的效率： 1. 串联： Pd Pk P1 P2 Pk-1 1 2 k 结论：1.串联机组的总效率等于组成该机组的各个机器效率 的连乘积； 2.串联机组的效率低于任意一台机器的效率； 3.串联的机器越多，机组效率越低。 三、机组的效率： 2. 并联： P1 P2 Pk P’1 P’2 P’k 1 2 k Pd Pr 结论：1.并联机组的效率不仅与各机器的效率有关，且与各 机器所传递的功率有关； 2.ηmin＜η＜ηmax； 3.并联机组的效率取决于功率最大机器的效率。 三、机组的效率： ３.混联： 先分别计算，合成后按串联或并联计算。 Ｐd Ｐ1 Ｐ2 Ｐ’d2 Ｐ”d2 Ｐ”d3 Ｐ’d3 Ｐ’r Ｐ”r 1 2 3‘ 3“ 4‘ 4“ 第五节 机械的自锁 一、机械的自锁 由于摩擦力的存在，一个原为静止的机械，当驱动力（矩）从零增大到无穷大时，若机械的受力件总不能发生运动，这种现象称为自锁。 二、自锁现象的意义 1）设计机械时，为了使机械实现预期的运动，必须避免机械在所需的运动方向发生自锁； 2）一些机械的工作需要其具有自锁特性。 三、发生自锁的条件 1、移动副的自锁 无论Ｆ多大，滑块在Ｆ的作用下不可能运动。 当驱动力的作用线落在摩擦角（锥）内时，则机械发生自锁。 法向分力： Ｆn=Ｆcosβ 水平分力： Ｆt=Ｆsinβ 正压力： ＦＮ２1=Ｆn 最大摩擦力 ：Fmax = f ＦＮ２1 当β≤φ时,恒有： 分析平面移动副在驱动力Ｆ作用的运动情况： Ｆt≤Fmax = Pn tgβ = tgφＦn 1 2 Ｆt ＦＮ２1 Ｆn P β φ F21 ＦＲ２１ * 第五章 机械中的摩擦、机械效率及自锁 Northwest AF University 第5章 机械中的摩擦、机械效率及自锁 第一节 研究机械中摩擦的任务和目的 第二节 运动副中