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第十章 机械效率第1页，本讲稿共17页10-1机械效率的表达形式定义定义：机器的机械效率。机器的机械效率。力力驱动力驱动力生产阻力生产阻力有害阻力有害阻力驱动功（输入功）驱动功（输入功）克服生产阻力之功克服生产阻力之功r r克服有害阻力所作功损耗功克服有害阻力所作功损耗功f f机械在稳定运转时期有：机械在稳定运转时期有：机械效率机械效率比值反映了输入功在机械中有效利用的程度。比值反映了输入功在机械中有效利用的程度。一、机器的机械效率一、机器的机械效率1、效率以功或功率的形式表达、效率以功或功率的形式表达第2页，本讲稿共17页将将与与分别除以作功的时间分别除以作功的时间则得则得：因为因为f f或或P Pf f不可能为零不可能为零所以，所以，为为提高效率，提高效率，应应尽量减小摩擦和尽量减小摩擦和损损耗。耗。在一般情况下，机构中的驱动力和阻力为常数，有必要研究效率在一般情况下，机构中的驱动力和阻力为常数，有必要研究效率能否用力（力矩）表示。能否用力（力矩）表示。图示为一机械传动示意图图示为一机械传动示意图F-F-机器的驱动力，机器的驱动力，Q-Q-机器的工作阻力机器的工作阻力第3页，本讲稿共17页若该装置内不存在有害阻力为理若该装置内不存在有害阻力为理想机器想机器 F0是理想机械中为克服相同的是理想机械中为克服相同的Q所需要的主动力所需要的主动力；Q0理想机械中同样大小的主动力理想机械中同样大小的主动力F所能克服的工作阻力。所能克服的工作阻力。VQ 工作机的速度工作机的速度 VF 原动机的速度原动机的速度 第4页，本讲稿共17页由单一机构组成的机器，它的效率数据在一般设计手册中可以由单一机构组成的机器，它的效率数据在一般设计手册中可以查到，对于由若干机构组成的复杂机器，全机的效率可由各个查到，对于由若干机构组成的复杂机器，全机的效率可由各个机构的效率计算出来，具体的计算方法按联接方式的不同分为机构的效率计算出来，具体的计算方法按联接方式的不同分为三种情况。自己看书。三种情况。自己看书。二、机器的自锁1、自锁的条件：、自锁的条件：若（1）若机器原来就在运动，那它仍能运动，但此时，）若机器原来就在运动，那它仍能运动，但此时，机器不作任何机器不作任何有用的功，机器的这种运动称空转。有用的功，机器的这种运动称空转。（实际机器运动副中总存在摩擦）第5页，本讲稿共17页（2）若机器原来就不动，无论驱动力为多大，它所作的功）若机器原来就不动，无论驱动力为多大，它所作的功（输入功）总是刚好等于摩擦阻力所作的功，没有多余的功可（输入功）总是刚好等于摩擦阻力所作的功，没有多余的功可以变成机器的功能，以变成机器的功能，机器总不能运动，即发生自锁机器总不能运动，即发生自锁若若 机器必定发生自锁。机器必定发生自锁。综合两种情况，机器自锁条件：有条件的自锁2、机器的运动行程正行程：驱动力作用在原动件时，运动从原动件向从动件传递过程反行程:将正行程的生产阻力作为驱动力，运动从动件原动件第6页，本讲稿共17页3、正行程、正行程反行程反行程 表示正、反行程时机器都能运动表示正、反行程时机器都能运动 反行程发生自锁反行程发生自锁 自锁机构：凡使机器反行程自锁的机构自锁机构：凡使机器反行程自锁的机构 第7页，本讲稿共17页10-3机械效率计算及自锁分析示例一、斜面传动一、斜面传动已知：已知：f,Q(包括重力包括重力)求：求：A等速上升与等速下降时，等速上升与等速下降时，水平力水平力F的大小，该斜面的效率的大小，该斜面的效率及其自锁条件及其自锁条件解：解：1、滑块上升、滑块上升F为驱动力，为驱动力，Q为生产阻力为生产阻力 考虑考虑A的平衡：的平衡：第8页，本讲稿共17页若若A、B无摩擦无摩擦 理想驱动力理想驱动力 上升上升 2、滑块下降、滑块下降Q为驱动力，为驱动力，F F为生产阻力为生产阻力若若A、B无摩擦无摩擦理想生产阻力理想生产阻力第9页，本讲稿共17页下滑下滑 斜面机构在应用时，一般上升斜面机构在应用时，一般上升正行程，下降正行程，下降反行程反行程讨论：讨论：和和当当一定，一定，是是的函数，且的函数，且 正行程：正行程：自锁自锁 反行程反行程：自锁自锁 第10页，本讲稿共17页二、螺旋传动的效率二、螺旋传动的效率 研究螺旋传动时，假定螺杆螺母之间的正压力是作用在平均半径为研究螺旋传动时，假定螺杆螺母之间的正压力是作用在平均半径为r0的的螺旋线上。如果忽略各圆柱面上螺旋线升角的差异，当将螺旋的螺旋线上。如果忽略各圆柱面上螺旋线升角的差异，当将螺旋的螺纹展开后，得连续斜面螺纹展开后，得连续斜面 1.方螺纹方螺纹第11页，本讲稿共17页螺母螺母A沿轴线移动沿轴线移动方向与方向与Q相反（拧相反（拧紧螺母）紧螺母）螺旋传动相螺旋传动相当于滑块上当于滑块上升升相反：当螺母相反：当螺母A沿轴线移动方向与沿轴线移动方向与Q相同时（拧松螺母），螺旋传动相当相同时（拧松螺母），螺旋传动相当于滑块下降于滑块下降 第12页，本讲稿共17页2、三角螺纹、三角螺纹 相当于楔形滑块与楔形槽的作用。相当于楔形滑块与楔形槽的作用。代替代替 第13页，本讲稿共17页三角螺纹的半顶角三角螺纹的半顶角三角螺纹摩擦大，效率低，应用于联接的螺旋三角螺纹摩擦大，效率低，应用于联接的螺旋方螺纹应用于传递运动和动力的螺旋方螺纹应用于传递运动和动力的螺旋 第14页，本讲稿共17页复习思考题1、谓自锁？从效率的观点看，机器自锁的条件是什么？2、机构具有自锁性能是指什么？试举出二个具有自锁性能的机构实例。3、机器运动时，一般要经过哪三个时期？各个时期的特征是什么？第15页，本讲稿共17页习题1、在图示钻模夹具中，已知阻力Q，各滑动面间的摩擦系数均为f，楔形块倾斜角为。试求正、反行程中的P和P，以及此夹具的适用条件（即求在什么范围内正行程不自锁而反行程却能自锁的条件）。第16页，本讲稿共17页2、在图示双滑块机构中，滑块1在驱动力P作用下等速运动。设已知各转动副中轴颈半径r=10mm，当量摩擦系数fv=0.1，移动副中的滑动摩擦系数f=0.176327，lAB=200mm。各构件的重量略而不计。当P=500N时，试求所能克服的生产阻力Q以及该机构在此瞬时位置的效率。第17页，本讲稿共17页