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1、第五章 运动副的摩擦和机械效率一运动副中的摩擦;二考虑摩擦时机构的受力分析;三机械的效率计算;四机械的自锁条件分析。重点: 考虑摩擦时机构的受力分析;机械的自锁。 难点: 运动副中总反力作用线的确定机械自锁条件的确定。机械原理第四章1运动副接触形式摩擦力(矩)当量摩擦系数移 动 副平面接触 槽面接触 圆柱面接触矩形螺纹螺旋副拧紧放松三角形螺纹螺旋副拧紧放松转 动 副轴颈轴端新轴端跑合 轴端一运动副中的摩擦机械原理第四章2二考虑摩擦时机构的受力分析关键是确定运动副中总反力的方向1)移动副总反力作用线的方向可如下确定:(1)R21与移动副两元素接触面的公法线偏斜一摩擦角 或 ;(2)R21对公法线
2、的偏斜方向与构件1相对构件2的相对运动速度v12方向相反。机械原理第四章32)转动副总反力的作用线方向可以根据以下三点来确定;(1)在不考虑摩擦的情况下,由力的平衡条件初步确定总反力的方向;(2)总反力应切于摩擦圆;(3)总反力R21对轴颈中心的力矩方向与轴颈1相对轴承2的相对角速度 的方向相反。机械原理第四章4(1)从二力杆开始;(2)在不考虑摩擦力的情况下,初步确定总反力的方向;(3)再考虑摩擦,确定出移动副或转动副中总反力的真实作用线的方位。3)确定机构中运动副总反力方向的步骤*注意:)二力杆的两作用力共线,且大小相等、方向相反;)三力杆的三个作用力应汇交于一点。机械原理第四章5三机构的
3、效率计算(有三种表达形式)(1)功形式:式中Wd、Wr,、Wf分别表示输入功、输出功和损失功。(2)功率形式:式中Nd、Nr、Nf分别表示输入功率、输出功率和损失功率. (3)力或力矩形式:式中P0、M0分别为机械的理想驱动力、理想驱动力矩;P 、M分别为机械的实际驱动力、实际驱动力矩。对于机构的效率,通常用力或力矩形式计算公式来汁算 较为方便。机械原理第四章6对于整台机器或由许多机器组成的机组,其效率可根据其组成的各机构、运动副效率或各台机器的效率,按下述三 种不同的组成方式分别计算:(1)串联:(2)并联:(3)混联:机械原理第四章7四.机构的自锁条件1.根据运动副的自锁条件判定机构是否自
4、锁机构中某一运动副发生自锁则该机构也必发生自锁.移动副的自锁条件为驱动力作用于摩擦角之内;转动副的自锁条件为驱动力作用于摩擦圆之内;螺旋副的自锁条件为螺纹升角小于或等于螺旋副的摩擦角或当量摩擦角.机械原理第四章82.机械的效率小于或等于零时机械自锁;3.机械能克服的生产阻力Q小于或等于0时机械自锁;4.作用在构件上的驱动力在产生有效分力的同时也产生摩擦力,而驱动力产生的有效分力总小于或等于由其引起的最大摩擦力时机械自锁。机械原理第四章9以连杆2为研究对象4-1. 已知各摩擦圆及阻力矩 (或阻力 ), 试画出反力 的作用线.机械原理第四章104-2. 已知各摩擦圆及摩擦角,试画出各运动副反 力的
5、作用线及方向.以杆1和杆3为研究对象机械原理第四章114-3. 图示为一锁紧机构,已知各部分尺寸和接触面的摩擦系数f ,转动副A、B、C处的虚线圆代表摩擦圆。在P力作用下工作面上产生夹紧力Q。试画出此时个运动副中的各反力作用线的位置和方向(不考虑各构件的质量和转动惯量)。机械原理第四章12机械原理第四章13机械原理第四章144-4.试导出图示斜面压榨机的效率计算公式与自锁条件 (1) 受力分析解:1. 工作行程机械原理第四章15当 , 发生自锁.(2)求解机械原理第四章162.反行程注意到:机械原理第四章174-5.对于图示机构,设P为主动力,Q 为工作阻力,各移动副处的摩擦角为,各活动构件的
6、质量忽略不计。 (1)试建立P和Q之间的关系; (2)求正行程的效率和反行程效 率/; (3)正行程不自锁而反行程自锁时 、的取值范围; (4)如果900-2,则 反行程是否自锁?又若 900-2 ,则正行程是否自锁?为 什么?机械原理第四章18受力分析解: 机械原理第四章19机械原理第四章20(1)求P、Q的关系式机械原理第四章21(2)正、反行程的效率机械原理第四章22两个机构均不能自锁!须满足:即:正行程不自锁条件(3)正行程不自锁而反行程自锁时、的取值范围;机械原理第四章23综合得正行程不自锁 而反行程自锁的条件:两个机构至少有 一个自锁!反行程自锁的条件即:(第二个机构一般不会自锁)
7、机械原理第四章24两种情况均自锁. 因为在上述情况下,每个分机构的机械效率均 为负值,即各分机构均自锁,故整个机构自锁.(4)如果900-2,则反行程是否自锁?又若900-2,则正行程是否自锁?为什 么?综合得正行程不自锁 而反行程自锁的条件:机械原理第四章254-6 倾斜剪刃的剪切机如图,如果剪刃与被切工件 间摩擦系数f=0.12,试求剪刃的最大倾斜角度应 为多少? R1221机械原理第四章264-7 轧钢机轧辊直径为1120mm,当辊距为1200mm,轧辊 与钢坯间摩擦系数f=0.15时,可轧钢坯的最大厚度H 是多少?O2O1机械原理第四章274-8 如图, 求总效率及所需电机功率.解:机械原理第四章28机械原理第四章29机械原理第四章30机械原理第四章31机械原理第四章32