《机械原理》机械的效率和自锁.ppt

第五章机械的效率和自锁,基本要求：建立正确、全面的机械效率的概念；掌握简单机械的效率和自锁条件的求解方法。重点：机械的效率；自锁现象及自锁条件。难点:机械效率的概念及机械的自锁和自锁条件。,5-1机械的效率,一、机械中的功：,驱动功(输入功)Wd作用在机械上的驱动力所作的功有效功(输出功）Wr克服生产阻力所作的功损耗功Wf克服有害阻力所作的功。,二、机械的效率：,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。,机械效率：,或：,机械效率的表达形式,功率表达形式：,力（矩）表达形式：,例如斜面机构,其机械效率可如下求出。,根据力的平衡条件,对于计算单个机构的效率，通常用力或力矩形式的计算公式计算较为方便。对于由常用机构和运动副组成的机械系统，因常用机构的效率通过实验积累的资料可以预先估定，其系统的总的机械效率则可计算求出。,三、机组的效率：,1、串联机组,设机组的输入功率为Nd,各机器的效率为1、2k，Nk为机组的输出功率。于是机组的机械效率为,即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。,2、并联机组,总输出功率为,Nr=N1+N2+Nk=N11+N22+Nkk,总输入功率为,Nd=N1+N2+Nk,所以总效率为,并联机组的总效率不仅与各机器的效率有关，而且也与各机器所传递的功率有关。,3、混联机组,兼有并联和混联的机组。,设各机器中效率最高最低者分别为max和min则有：,min,max,例:,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,5-2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。,1.运动副的自锁：,三、发生自锁的条件,Ffmax=FNtg=Fntg,当时，可知,自锁,此时：,1）移动副：,Md=Fa,同样，亦产生了自锁。,2）转动副：,FR=F,Mf=FR=F,此时：,而如前述，轴承对轴颈的摩擦力矩为,2.机械自锁的一般条件条件：,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。,当h=0时，机械处于临界自锁状态；当h0时，其绝对值越大，表明自锁越可靠。,例1:如图所示螺旋千斤顶当机构反行程自锁时，0，得,即该螺旋千斤顶的自锁条件为,v,例2：如图所示，为一斜面压榨机，求在Q作用下的自锁条件。,2）分别取滑块2、3为分离体,列出力平衡方程式,解：1）作出各移动副的总反力。,力多边形中，根据正弦定律得：,提问：如P力反向，该机械发生自锁吗？,Q=R23cos(-2)/cos,P=R32sin(-2)/cos,令P0得：,P=Qtg(-2),tg(-2)0,2,例3、偏心卡具：在工件反力作用下的自锁条件,A,B,F去除后，卡具不松脱，则必须使反力FR23与摩擦圆相割,F,由几何条件：,SS1,由直角三角形ABC知：,又由直角三角形OAE知：,自锁条件：,例4、凸轮机构推杆：在凸轮推力F作用下的避免自锁条件l=?,水平力平衡：,力矩平衡：,不发生自锁：,通过以上分析，判断机构是否自锁可采用以下方法：,1、分析驱动力是否作用于摩擦角（或摩擦圆）之内；2、机械效率是否等于或小于零；3、阻抗力是否等于或小于零；4、驱动力是否等于或小于最大摩擦力。,要做到正确确定机械的自锁条件，一是要清楚机械自锁的概念；二是要清楚机械是正行程自锁，还是反行程自锁；三是要根据机械的具体情况，选用简便的机械自锁条件确定的方法。,自锁问题小结,作业,5-6、5-7、5-8,谢谢大家！,