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*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,机械原理,沈阳航空航天大学,第 5 章 机械中的摩擦与机械效率,5-3 机械的效率,5-4 机械的自锁,5-1,运动副中的摩擦力,5-2,考虑摩擦时机构的力分析,机械原理,驱动功输入功 input work：作用在机械上驱动力所做的功。Wd,有效功输出功 output work)：机械克服生产阻力所做的功。Wr,损失功loss work)：机械克服有害阻力所做的功。Wf,功：Wd=Wr+Wf 功率：Pd=Pr+Pf,机械效率：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。用表示。,假设wf增加, 那么下降，应尽量减少损耗功。,5-3 机械的效率,Efficiency of Machineries,1.效率的定义,降耗节能是国民经济可持续开展的重要任务之一。,机械原理,2,.,效率的计算方法,F、MF为考虑摩擦时所需的实际驱动力或实际驱动力矩；,F0、MF0为不考虑摩擦时所需的理想驱动力或理想驱动力矩。,生产阻力一定,G、MG为考虑摩擦时所能克服的实际生产阻力或实际生产阻力矩；,G0、MG0为不考虑摩擦时所能克服的理想生产阻力或理想生产阻力矩。,驱动力一定,1定义,2驱动力矩的形式,3生产阻力矩的形式,4实验方法测效率或估算效率,机械原理,3 .机组效率计算,1串联：由几种机器串联组成的机组。,2并联：由几种机器并联组成的机组。,3混联：包含串、并联。,机械原理,混联机组的效率求法,例5-5,：,求：,解：1、2、3、4串联：,1、2、3“、4、5“串联：,机械原理,5-4 机械的自锁,Self-lock of Machineries,F,R,F,F,t,F,n,F,fmax,1,.,自锁,1移动副的自锁,设滑块1与平台2组成移动副，驱动力F与法线成,角，,F,分解为F,t,与F,n,，且：,F,t,= Fsin = F,n,tg ,F,t,是推动滑块的有效分力,F,n,是引起摩擦力的法向,分力,F,n,引起的最大摩擦力：,F,fmax,=F,n,tg,当, 时F,t, F,fmax,滑块在驱动力F作用下向右滑动；,当, 时 F,t,F,fmax,无论F如何增大，滑块总不会发生运动，这种现象叫自锁。,机械原理,结论： 假设驱动力作用在摩擦角内，移动副将发生自锁；,假设驱动力作用在摩擦圆内，转动副将发生自锁。,注意：移动副和转动副都是受单一外载,F,a,F,R,=,F,2转动副的自锁,设作用在轴颈上的外载荷为单一的力F，假设力F的作用线在摩擦圆之内a ，,M=Fa,力F引起的最大摩擦力矩为：,M,f,= F,R, =F ,当力臂a不变时，无论驱动力F如何增大直至, M,r,a,r,外载Md、G,合并成一个力F,机械原理,2.自锁条件:,1根据自锁现象的实质求自锁条件：,例5-6,偏心夹具,对于移动副：根据驱动力作用在摩擦角之内所应满足的几何条件来导出自锁条件。,对于转动副：根据驱动力作用在摩擦圆之内所应满足的几何条件来导出自锁条件。,(这种方法适用于单个运动副只有单一的驱动力且几何关系比较简单直观的场合,机械原理,支座,1,螺杆,2,托盘,3,重物,4,螺母,5,螺旋副,手把,6,F,G,G,例5-7,螺旋千斤顶,2利用令机械效率小于零的方法求自锁条件：,当转动手把6将物体4举起后，应保证无论重物4有多重，都不能驱动螺母5反转致使物体4自行降落下来，即要求该螺旋千斤顶在重物4的重力作用下具有自锁性反行程自锁，自锁条件？,注意：自锁是有方向性的！,先求出构件或整个机构机械效率的数学表达式假定机构不自锁，令效率小于等于零，解出满足 0 的几何条件即为自锁条件。,机械自锁时已根本不能做功，此时的效率已失去了原来的含义，它只说明机械自锁的程度，当=0表示机械处于临界自锁状态，当0表示机械自锁，且的绝对值越大自锁越可靠,机械原理,3利用令工作阻力小于零的方法求自锁条件：,例5-8,斜面压榨机,假定机构不自锁，根据考虑摩擦时机构的受力分析，求出活动构件工作阻力与主动力的关系式，令工作阻力小于零，解出自锁,的几何条件。,机械自锁时已不能运动，它已不能克服任何工作阻力即使很小，工作阻力 G 0 意味着只有工作阻力反向而变成驱动力后，才可能使机械运动，即G 0 机械自锁,斜面压榨机反行程的工作阻力,斜面压榨机反行程的自锁条件,机械原理,第4、第5章总结,重点内容：,运动副中的摩擦及总反力确实定,考虑摩擦时机构的受力分析,机械效率的计算,机械自锁条件确实定,难点内容：,运动副中总反力方向确实定,机械自锁条件确实定,机械原理,思考题：,1。移动副的自锁条件是，转动副的自锁条件是，螺旋副的自锁条件是。,2。机械中V带比平带应用广泛，从摩擦角度来看，其主要原因是。,3。在由 假设 干机 器 并 联 构 成 的 机 组 中， 假设 这 些 机 器 的 单 机 效 率 均 不相 同，其 中最 高 效 率 和 最 低 效 率 分 别 为max 和min， 那么 机 组 的 总 效 率 必 有 如 下 关 系：。,4。在 由 假设 干 机 器 串 联 构 成 的 机 组 中， 假设 这 些 机 器 的 单 机 效 率 均 不 相 同， 其 中 最 高 效 率 和 最 低 效 率 分 别 为 max和 min ，那么 机 组 的 总 效 率 必 有 如 下 关 系：。,A) B) C) D) 同上题 。,机械原理,5。 考 虑 摩 擦 的 转 动 副， 不 论 轴 颈 在 加 速、 等 速、 减 速 不 同 状 态 下 运 转， 其 总 反 力 的 作 用 线 切 于 摩 擦 圆。,A) 都 不 可 能；B) 不 全 是；C) 一 定 都。,6。在 车 床 刀 架 驱 动 机 构 中， 丝 杠 的 转 动 使 与 刀 架 固 联 的 螺 母 作 移 动， 那么 丝 杠 与 螺 母 之 间 的 摩 擦 力 矩 属 于。,A)驱 动 力；B)生 产 阻 力；C)有 害 阻 力；D)惯 性 力。,7。 风 力 发 电 机 中 的 叶 轮 受 到 流 动 空 气 的 作 用 力， 此 力 在 机 械 中 属 于。,A) 驱 动 力；B) 生 产 阻 力； C) 有 害 阻 力； D) 惯 性 力。,8。在机械中阻力与 其作用点速度方向 。,A).相 同; B).一定相反; C).成锐角; D).相反或成钝角 。,机械原理,
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