机械原理第21讲课件

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,*,本讲教学内容,机械的效率,机械的自锁,第九章 平面机构力分析与机械的效率,本讲教学目的,能确定简单机械的机械效率和机构自锁的条件,本讲重点：,机械的效率的概念及机械的自锁和自锁的条件,本讲教学内容 机械的效率第九章 平面机构力分析与机械的,1,9-6 机械的效率,或,一、各种功及其相互关系,驱动功,W,d,（输入功）：作用在机械上的驱动力所作的功。,有益功,W,r,（输出功）：克服生产阻力所作的功。,损耗功,W,f,：克服有害阻力所作的功,W,d,W,r,W,f,二、机械效率,h,机械效率是输出功和输入功的比值，它可以反映输入功在机械中有效利用的程度。,9-6 机械的效率或一、各种功及其相互关系驱动功W,2,将式,W,d,W,r,W,f,两边都除以,t,N,d,、,N,r,、,N,f,分别为输入功率、输出功率和损耗功率。,二、机械效率（续）,N,d,N,r,N,f,或：,三、提高机械效率的方法,1、尽量简化机械传动系统，使传递通过的运动副数目越少越好；,2、减少运动副中的摩擦。,将式 WdWr Wf 两边都除以 t Nd、Nr,3,理想驱动力,P,0,：,理想机械中，克服同样的生产阻力,Q,，所需的驱动力。,四、机械效率的计算,1,.,一般公式:,理想机械：,不存在摩擦的机械。,理想机械的效率,h,0,等于1，即：,理想驱动力P0 ：理想机械中，克服同样的生产阻力Q，所需的驱,4,机械效率的统一形式：,四、机械效率的计算（续）,理想生产阻力,Q,0,：,理想机械中，同样的驱动力,P,所能克服生产阻力。,机械效率的统一形式：四、机械效率的计算（续）理想生产阻力Q,5,不考虑摩擦（,=0）,：,四、机械效率的计算（续）,2,.,螺旋机构的效率计算实例,1）,当螺母逆着载荷,Q,向上运动时：,考虑摩擦：,不考虑摩擦时：,2）当螺母在载荷,Q,的作用下向下运动时：载荷,Q,为驱动力,考虑摩擦时：,不考虑摩擦（=0）：四、机械效率的计算（续）2. 螺,6,该机组的机械效率为：,串联机组的总效率等于组成该机组的各个机器的效率的连乘积。,四、机械效率的计算（续）,3,.,机组效率的计算,1）,串联,串联的级数越多，系统的总效率越低。,该机组的机械效率为：串联机组的总效率等于组成该机组的各个机器,7,总输出功率为:,总效率为：,四、机械效率的计算（续）,2）,并联,总输入功率为：,N,d,=,N,1,+,N,2,+,+,N,k,N,r,=,N,1,+,N,2,+,+,N,k,=,N,1,h,1,+,N,2,h,2,+,+,N,k,h,k,h,min,h,h,max,N,1,=,N,2,=,=,N,k,时,h,1,=,h,2,=,=,h,k,时,总输出功率为: 总效率为：四、机械效率的计算（续）2）并联,8,则机组的总效率为:,四、机械效率的计算（续）,设机组串联部分的效率为,h,，,并联部分的效率为,h, ,3）,混联,则机组的总效率为:四、机械效率的计算（续） 设机组,9,例1:,解:,如图所示为一输送辊道的传动简图。设已知一对圆柱齿轮传动的效率为0.95；一对圆锥齿轮传动的效率为0.92 (均已包括轴承效率)。求该传动装置的总效率。,此传动装置为一混联系统,圆柱齿轮1、2、3、4为串联,圆锥齿轮5-6、7-8、9-10、11-12为并联。,此传动装置的总效率,例1:解:如图所示为一输送辊道的传动简图。设已知一对圆柱齿轮,10,9-7 机械的自锁,一、机械的自锁,由于摩擦力的存在，无论驱动如何增大也无法使机械运动的现象。,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。,9-7 机械的自锁一、机械的自锁 由于摩擦力,11,垂直分力,P,n,：所能引的最大摩擦力,三、发生自锁的条件,1. 滑块实例,滑块1与平台2 组成移动副。,P,为作用于滑块1上驱动力,，,b,为力,P,与滑块1和平台2接触面的法线,nn,之间的夹角，,为摩擦角。,力P分解为水平分力,P,t,和垂直分力,P,n,，,有效分力,P,t,：推动滑块1 运动的分力。,当,b,j,时，,-,自锁现象,滑块1不会发生运动,垂直分力Pn：所能引的最大摩擦力三、发生自锁的条件1. 滑块,12,三、发生自锁的条件（续）,2. 转动副实例,力,P,为作用在轴颈上的单一外载荷。,当力,P,的作用线在摩擦圆之内（,a,r,）时,力,P,对轴颈中心的力矩,力,P,本身所能引起的最大摩擦力矩,M,f,=,R,r,=,P,r,ar,M M,f,不论力,P,如何增大，也不能驱使轴颈转动。,M,=,Pa,-自锁现象,三、发生自锁的条件（续）2. 转动副实例力P为作用在轴颈上的,13,三、发生自锁的条件（续）,3. 一般条件,机械发生自锁时，无论驱动力多么大，都不能超过由它所产生的摩擦阻力。,h, 0,当,h,=0时，机械处于临界自锁状态；,当,h,0时，其绝对值越大，表明自锁越可靠。,驱动力所作的功，总是小于或等于由它所产生的摩擦阻力所作的功。,三、发生自锁的条件（续）3. 一般条件 机械发生自锁时,14,该千斤顶在物体重力的驱动下运动时的机械效率为：,此即该千斤顶在物体重力作用下,不致于自行反转的自锁条件。,三、发生自锁的条件（续）,4.,实例,1）,螺旋千斤顶,该千斤顶在物体重力的驱动下运动时的机械效率为： 此即该千斤,15,三、发生自锁的条件（续）,2）,斜面压榨机,该机构在当力,P,撤去后，在,的作用下应该具有自锁性。,（1）求出当,为驱动力时，该机构的机械效率。（设各接触面的摩擦系数相同。）,根据各接触面间的相对运动及已知的摩擦角,j,，将两滑块所受的总反力作出。,三、发生自锁的条件（续）2）斜面压榨机 该机构在当力,16,三、发生自锁的条件（续）,取滑块2为分离体，列出平衡方程式：,P,+,R,12,+,R,32,=0, 作出力多边形，并由正弦定律求得：,取滑块3为分离体，列出平衡方程,Q,+,R,13,+,R,23,=0, 可作出力多边形并由正弦定律求得：,R,32,= -,R,23,三、发生自锁的条件（续）取滑块2为分离体，列出平衡方程式：,17,三、发生自锁的条件（续）,假想该机构中不存在摩擦,理想驱动力：,该机构的效率：,此即该斜面压榨机反行程自锁的条件。,三、发生自锁的条件（续）假想该机构中不存在摩擦理想驱动力：,18,三、发生自锁的条件（续）,3）,偏心夹具的自锁条件,应满足的条件：,由几何关系得：,（1）,将,s、s,1,的值带入,(1),式可得偏心夹具的自锁条件为：,三、发生自锁的条件（续）3）偏心夹具的自锁条件应满足的条件：,19,三、发生自锁的条件（续）,5. 结论,1）,所谓机械具有自锁性，是说当它所受的驱动力作用于其某处或按某方向作用时是自锁的，而在另外的情况下却是能够运动的。,2）,判定机构是否会自锁和在什么条件下发生自锁，可根据具体情况，视方便运用分析驱动力是否作用于摩擦角之内、或驱动力所能克服的阻抗力等于小于零的方法来解决。,三、发生自锁的条件（续）5. 结论1）所谓机械具有自锁性，是,20,