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1、第五节 机械效率与机械自锁,一,机械的效率,输入功Wd,Wf,机器损耗功Wf,输出功Wr,*1)Wf不可能为零，故,*2)为提高机械效率应尽量减小机械中的损耗,驱动力F,主动件速度VP,从动件速度VQ,生产阻力FQ,输入功率 Pd= FVP,输出功率 Pr = F QVQ,F,VP,VQ,FQ,理想机械中克服同样的生产阻力所需的驱动力为F0。,理想驱动力F 0,*理想机械不存在摩擦和损耗的机械。 其效率0。,F0/F, M0/M,* =理想驱动力F0（M0）与实际 驱动力F（M）之比。,对于变速稳定运动的机构 （如连杆机构）， 用上述公式求出的效率 为瞬时效率。,例:求斜面机构的效率,滑块A上
2、升,F,Fq,A,=arc tan(f),F,Fq,R,VA,A,F=Rsin() Fq=Rcos(),F= Fq tan (),当=0时，F0= Fq tan , F0 /F=tan / tan (),-,F,Fq,R,VA,A,滑块A下降,下滑支持力,主动力,F=Rsin(-) Fq=Rcos(-),F= Fqtan (-),当=0时， Fq0 = F/tan , Fq0 /Fq = tan (- ) /tan ,Fq = F/tan (-),-,F,Fq,R,VA,A,滑块A下降,-,F ,Fq,R,VA,A,F,Fq,R,VA,A,滑块A上升,F= Fq tan (),主动力,阻力,符
3、号反向“-”,F= Fqtan (-),主动力,阻力,*将正行程公式中的主动力与阻力置换，摩擦角符号反向即反行程公式。,*机组 由若干台机器组成的系统 串联机组 并联机组 混联机组,串联机组,Pk-1,P2,P1,Pd,输入功率,Pk,Pk-1,P2,P1,Pd,输入功率,输出功率,Pk,Pk-1,P2,P1,Pd,*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,并联机组,Pd,Pk,P2,P1,.,Pd,Pk,P2,P1,.,Pd,Pk,P2,P1,P1,P2,Pk,.,Pd,Pk,P2,P1,P1,P2,Pk,并联机组输入功率分别给予各机器进行功率传递的机组。,*（1）串联机组的
4、总效率小于各机器的效率i；,*（2）并联机组的总效率 ( i) min ( i) max 。 若各个机器的效率均相等有： = i,混联机组,Pd,Pd,Pd,串联部分,Pd,p5,p4,p3,串联部分,并联部分,1,2,Pd,p5,p4,p3,串联部分,并联部分,“,机器总效率： = “。,例4-7 计算辊道传动系统的机械效率,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,辊道,电动机,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,56=78=0.92,12=34=0.95,并联机组的效率= 56=0.92,串联机组的效率 = 12 34 =0.950.95,机构总效率 =0.
5、920.950.95 =0.83,二、机械的自锁,机械自锁的条件,2,2,滑块运动时的受力,2,2,2,2,改变力的方向,2,2,2,2,2,2,2,2,F,2,F,2,1,F,2,1,V12=0,F,*无论驱动力如何增大，也无法使机械运动的现象 机械的自锁,2,1,V12=0,F,机械的自锁即:wdwf,*机械出现自锁的条件即： 0,2,1,V12=0,F,表示正、反行程时机器都能运动,表示正行程时机器能够运动,*凡使机器反行程自锁的机构通称为自锁机构。,应用于各种夹具、楔联结、起重装置和压榨机上。,1，矩形螺纹,螺旋千斤顶,例4-7 螺旋传动的效率 与自锁条件,r2,M,F,Fq,表示置于
6、螺杆螺 纹上的螺母,力矩M相当于加在螺母上 的水平驱动力。,表示矩形螺杆,M=Fr2,R,使螺母上升的外加力矩,F=M/r2,F,Fq,R,F,Fq,R,F,Fq,R,r2,M,F,Fq,R,相当于滑块在斜面上运动,r2,M,F,Fq,2r2,s,F,Fq,R,VA,A,R,tan=s/(2r2),滑块A上升,2r2,s,F,Fq,R,VA,A, F0 /F=tan / tan (),F= Fq tan (),滑块A下降,2r2,s,-,F ,Fq,R,VA,A,=tan (- )/ tan ,F Fq tan (- ),Fq F / tan (- ),F= Fq tan (),滑块A下降,2
7、r2,s,-,F ,Fq,R,VA,A,自锁条件：0， 即, = tan (- ) /tan ,*当螺旋升角小于摩擦角时，螺旋发生自锁,2，非矩形螺纹,牙型斜角,900-,900-,900-与楔形滑块的楔形半角对应,900-与楔形滑块的楔形半角对应,v= /Sin, v arc tan (f/cos ),v= /Cos , v arc tan (f/cos ),由于v 总大于 。 故三角形螺纹的摩擦最大、效率最低，易于发生自锁。,900,4,3,4,l3,已知F2=200N，l3=200mm，=1.27mm，移动副的摩擦因数fp=0.1，求滑块2等速上升时 1)机构在时的机械效率 2)机构的自
8、锁条件（在何位置自锁）。,Fb,1,A,R31,R41,=0.72770,=5.7110,自锁条件： 0， 即 + =6.43870,令 = = 0, Fb0=F2/tan. 机械效率： =Fb0/Fb=tan（）/tan.,时的机械效率： =0.797.,900,4,3,4,l3,自锁位置,4-4，4-10，4-11, 4-19，4-22，4-23。,4-4,F=Pr+Fa+Q2,b1,R32,R32,R12,b2,B,R12=M d/h.,F=Pr+Fa+Q2,b1,R32,R32,R12,b2,B,X=0, Y=0, M B=0 求出F、 R32 、 R32 。,F,Pr=F-Fa-Q2
9、.,R23,R43,S=(a2+d2)1/2,R23=M3/S,R23,R43,S=(a2+d2)1/2,R23=M3/S,Mb,R21,4-11 在如图4-30所示偏心轮凸轮机构中，已知且OA位于水平位置.求运动副反力和凸轮1上的平衡力矩。,R12,两反力的合力用R32表示,4-11 在如图4-30所示偏心轮凸轮机构中，已知且OA位于水平位置.求运动副反力和凸轮1上的平衡力矩。,R12,4-19 如图4-38所示，构件1为一凸轮机构的推杆，它在力F的作用下，沿导轨2向上运动，设两者的摩擦因数f=0.2，为了避免发生自锁，导轨的长度L应满足什么条件（解题时不计构件1的质量）？,P,4-19 如图4-38所示，构件1为一凸轮机构的推杆，它在力F的作用下，沿导轨2向上运动，设两者的摩擦因数f=0.2，为了避免发生自锁，导轨的长度L应满足什么条件（解题时不计构件1的质量）？,P,100,4-19 如图4-38所示，构件1为一凸轮机构的推杆，它在力F的作用下，沿导轨2向上运动，设两者的摩擦因数f=0.2，为了避免发生自锁，导轨的长度L应满足什么条件（解题时不计构件1的质量）？,P,100,F,M=0：求R、P的关系； 避免发生自锁的条件： PF 求L应满足的条件,
