15机械的效率和自锁222

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,*,第五章机,械,械的效率和,自,自锁,5-1,机械的效率,关于机械系,统,统中，输入功、输出功、损失功的解释：,输入功,在一个机械,系,系统中，驱,动,动力（或驱,动,动力矩）所,作,作的功,称为输入功,，,，用,W,d,表示,;,输出功,在一个机械,系,系统中，克,服,服工作阻力,（,（或驱动力,矩,矩）所,作的功，称,为,为输出功，,用,用,W,r,表示,;,损失功,在一个机械,系,系统中，克,服,服有害阻力,（,（如摩擦阻,力,力、空）,气阻力等）,所,所作的功，,称,称为损失功,，,，用,W,f,表示,;,机械在稳定,运,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,式表示，则,有,有：,将上式等号,两,两边同除以,输,输入功率,N,d,得：,令式中,:,得到机械效,率,率的表达式,为,为：,令：,机械损失系数,由于机械摩,擦,擦不可避免,，,，故必有：,效率恒小于一,图,5-1,为机械传动,装,装置的示意,图,图,设,F,为驱动力，,G,为生产阻力,，,，,V,F,、,V,G,分别为,F,、,G,作用点沿该,力作用线方,向,向的分速度,，,，其效率,为：,为了将上式,简,简化，引入理想机械的概念，即,在,在理想机械,中,中,不存在摩擦,，,，当工作阻,力,力为,G,时，所需的,驱,驱动力为理,想,想驱动力,F,0,由于理想机,械,械不存在摩,擦,擦，显然理,想,想驱动力,F,0,小于实际驱,动,动,力,F,，此时机械,的,的效率为：,（,a,）,（,b,）,将（,b,）代入（,a,）中,（,a,）,（,b,）,如用力矩表,示,示，则有：,（,c,）,（,d,）,综合（,c,）、（,d,），可得到,：,：,理想驱动力,实际驱动力,=,理想驱动力矩,实际驱动力矩,效率也可用,阻,阻力或租力,矩,矩表示为：,理想工作阻力,实际工作阻力,=,实际工作阻力矩,理想工作阻力矩,小结：,用驱动力或,驱,驱动力矩表,示,示的效率公,式,式为：,用工作阻力,或,或工作阻力,矩,矩表示的效,率,率公式为：,理想驱动力、理想驱动力矩；,实际驱动力、实际驱动力矩；,理想工作阻力、理想工作阻力矩；,实际工作阻力、实际工作阻力矩；,以上为机械,效,效率的计算,法,法，但在实,际,际设计中，,更,更常用到的,是,是,实验法和经,验,验法，即确,定,定机械效率,的,的三种方法,分,分别为：,计算法,经验法,实验法,适用于创新,机,机器产品、,无,无经验可循,的,的效率确定,；,；,适用于传统,机,机械产品设,计,计。,三种不同机,器,器组合的效,率,率计算,（,1,）串联组合,机,机器的效率,计,计算,（,2,）并联组合,机,机器的效率,计,计算,（,3,）混联组合,机,机器的效率,计,计算,（,1,）串联组合,机,机器的效率,计,计算,1,2,K,总效率,为各机器效,率,率的连乘积,。,。即：,串联组合机,器,器传递功率,的,的特点：,前一机器的,输,输出功率为,后,后一机器的,输,输入功率。,串联机器中,任,任一机器的,效,效率很低，,都,都会使整部,机,机器的效率,很,很低；,串联的机器,数,数目越多，,效,效率越低。,串联组合机,器,器的总效率,3,（,2,）并联组合,机,机器的效率,计,计算,各机器的输,入,入功率为：,P,1,、,P,2,P,K,，,并联机组的,特,特点：,机组的输入,功,功率为各机,器,器输入功率,之,之和；,机组的输出,功,功率为各机,器,器输出功率,之,之和；,并联组合机,器,器的总效率,机器的输出功率,机器的输入功率,输出功率为,：,：,（,3,）混联组合,机,机器的效率,计,计算,2,1,混联组合机,器,器的总效率,串联机构的,效,效率,并联机构的,效,效率,Q,1,2,2,3,4,5,例,1,在图示的电,动,动卷扬机中,，,，已知其每,一,一对齿轮的,效,效率,12,、,2,以及鼓轮的,效,效率,4,均为,0.95,，滑轮的效,率,率,5,为,0.96,，载荷,Q=50000N,。其上升的,速,速度,V=12m/min,求电机的功,率,率？,解：该机构为串,联,联机构,串联机构的,总,总效率各级,效,效率的连乘,积,积，故机构,总,总效率：,求机构的工,作,作功率,载荷上升的,速,速度：,机构的工作,功,功率为：,3.,电机的功率,为,为：,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,例,2,减速箱如图,所,所示，已知,每,每一对圆柱,齿,齿轮和圆锥,齿,齿轮的效率,分,分别为,0.95,和,0.92,求其总效率,。,解：,1.,分析传动路,线,线。减速箱分两,路,路输出：,电机,齿轮,1,、,2,3,、,4,5,、,6,7,、,8,电机,齿轮,1,、,2,、,10,11,、,12,13,、,14,2.,每一路的总,效,效率分别为,：,：,3.,整个机构的,总,总效率为：,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,例,3,在图示的滚,柱,柱传动机构,中,中，已知其,局,局部效率,1-2,0.95,，,3-4,=,5-6,=,7-8,=,9-10,=0.93,求该机构的,效,效率,。,解：,1.,分析机构,该机构为混,联,联机构,串联部分：,圆,圆柱齿轮,1,、,2,并联部分：,锥,锥齿轮,3,、,4,；,5,、,6,；,7,、,8,；,9,、,10,。,2.,分别计算效,率,率,（,1,）串联部分,：,：,（,2,）并联部分,：,：,3.,总效率,例,5-1,在图,5-4,所示的机械传动中，设各传动机构的效率分别为,并已知输出的功率分别为,求该机械传动装置的机械效率。,2,1,图,5-4,解：,由于,1,、,2,、,3,、,4,为串联，故,：,：,而机,构,构,1,、,2,、,3,、,4,、,5,也为,串,串联,，,，故,：,：,机构,的,的总,效,效率,为,为：,/,/,5-2,机械,的,的自,锁,锁,自锁,现,现象,无论,物,物体,上,上作,用,用的,驱,驱动,力,力有,多,多大,，,，在,摩,摩擦,力,力的,作,作用,下,下，,物,物体,都,都不,会,会沿,着,着驱,动,动力,的,的方,向,向运,动,动，,这,这种,现,现象,称,称作,自,自锁,。,。,发生,自,自锁,的,的条,件,件,1.,平面,移,移动,副,副的,自,自锁,条,条件,将,F,分解,为,为两,个,个分,力,力,F,t,使物,体,体具,有,有向,右,右水,平,平滑,动,动趋,势,势,接触,面,面给,滑,滑块,的,的法,向,向反,力,力：,接触,面,面给,滑,滑块,的,的摩,擦,擦阻,力,力：,全反,力,力,F,R,与法,线,线,n-n,的夹,角,角为,，且有,：,：,驱动力的作用角，也称传动角,当极,限,限摩,擦,擦力,F,fmax,大于,或,或等,于,于水,平,平,驱动,力,力,F,t,时，,滑,滑块,静,静止,不,不动,。,。即,：,：,由于：,得出：,由上,述,述推,导,导可,知,知，,平,平面,移,移动,副,副的,自,自锁,条,条件,为,为：,或：,结论：当,，无,论,论驱,动,动力,F,如何,增,增大,，,，水,平,平驱,动,动力,F,t,总是,小,小于,驱,驱动,力,力,F,引起,的,的极,限,限摩,擦,擦力,F,fmax,，因,而,而不,能,能使,滑,滑块,运动,这就,是,是自,锁,锁现,象,象。,自锁,条,条件,：,：驱动,力,力,F,作用,在,在摩,擦,擦角,之内,。,。,在,F,作用,下,下，,滑,滑块,匀,匀速,滑,滑动,（,（或,处,处于,临,临界,状,状态,）,）；,在,F,作用,下,下（,F,必须,足,足够,大,大）,，,，滑,块,块将,加,加速,滑,滑动,；,；,小结,：,：,（,1,）移动,副,副自,锁,锁条,件,件：,（,2,）在下,列,列三,种,种情,况,况下,：,：,如果,原,原来,在,在运,动,动，,将,将减,速,速直,至,至静,止,止不,动,动,如果,原,原来,是,是静,止,止的,，,，则,将,将仍,然,然保,持,持静,止,止状,态,态,自锁,状,状态（,）下滑,块,块的,不,不能,动,动，,前者,为,为几,何,何条,件,件所,致,致，,后,后者,为,为力,不,不够,大,大所,致,致。,非自,锁,锁状,态,态下（,）下滑,块,块的,不,不能,动,动,易混,淆,淆的,概,概念,点,点：,2,2.,平面,转,转动,副,副的,自,自锁,条,条件,当作,用,用在,轴,轴颈,1,上的,力,力,F,的作,用,用线,在摩,擦,擦圆,之,之内,时,时，,形,形成,自,自锁,条,条件,：,：,无论,F,怎样,增,增大,，,，都,不,不能,驱,驱使,轴,轴颈,转动,，,，此,即,即转,动,动副,的,的自,锁,锁现,象,象。,小结,:,轴颈,在,在,F,力作,用,用下,，,，匀,角,角速,度,度顺,时,时针,转,转动,；,；,轴颈,在,在,F,力作,用,用下,（,（,F,足够,大,大）,，,，顺,时,时针,加,加速,转,转动,。,。,如果,原,原来,在,在转,动,动，,将,将减,速,速直,至,至静,止,止不,动,动,如果,原,原来,是,是静,止,止的,，,，则,将,将仍,然,然保,持,持静,止,止状,态,态,易混,淆,淆的,概,概念,点,点：,前者,为,为几,何,何条,件,件所,致,致，,后,后者,为,为力,不,不够,大,大所,致,致。,1,F,F,F,自锁,状,状态（,）下轴,颈,颈的,不,不能,转,转动,非自,锁,锁状,态,态下（,）下轴,颈,颈的,不,不能,转,转动,还可,从,从下,列,列角,度,度描,述,述自,锁,锁现,象,象：,（,1,）从,效,效率,的,的角,度,度描,述,述自,锁,锁现,象,象,自锁,也,也可,以,以认,为,为是,摩,摩擦,力,力过,大,大，,克,克服,摩,摩擦,消,消耗,的,的功,率,率大,于,于,输入,功,功率,，,，即,N,f,N,d,由效,率,率公,式,式：,可知,当自,锁,锁发,生,生时,，,，,即：,用,用效,率,率描,述,述自,锁,锁的,结,结论,为,为：,（,2,）从,工,工作,阻,阻力,的,的角,度,度描,述,述自,锁,锁现,象,象,如果,希,希望,物,物体,在,在驱,动,动力,下,下移,动,动（,或,或转,动,动）,只,只,有,有将,阻,阻力,Q,反方,向,向,作用,在,在物,体,体上,，,，否,则,则，,无,无论,驱,驱动,力,力多,大,大，,物,物体,都,都不,会,会运,动,动。,即：,用,用工,作,作阻,力,力描,述,述自,锁,锁的,结,结论,为,为：,本章,要,要点,提,提示,：,：,1.,效率,的,的一,般,般表,达,达式,（,1,）用驱,动,动力,（,（或,驱,驱动,力,力矩,）,）表,示,示,理想驱动力,实际驱动力,=,理想驱动力矩,实际驱动力矩,（,2,）用阻,力,力（,或,或阻,力,力矩,）,）表,示,示,理想工作阻力,实际工作阻力,=,实际工作阻力矩,理想工作阻力矩,2.,三种,不,不同,机,机器,组,组合,的,的效,率,率计,算,算,（,1,）串,联,联组,合,合机,器,器的,效,效率,计,计算,（,2,）并,联,联组,合,合机,器,器的,效,效率,计,计算,（,3,）混,联,联组,合,合机,器,器的,效,效率,计,计算,3.,自锁,（,1,）移,动,动副,的,的自,锁,锁条,件,件,（,2,）转,动,动副,的,的自,锁,锁条,件,件,（,3,）用,效,效率,描,描述,自,自锁,（,4,）从,工,工作,阻,阻力,描,描述,自,自锁,本章,作,作业,：,：,5-2,，,5-55-8,，,5-10,。,例图示,滑,滑块,在,在驱,动,动力,P,作用,下,下沿,斜,斜面,上,上滑,（,（此,为,为正,行,行程,）,），,当驱,动,动力,由,由,P,