机械的效率和自锁选编ppt课件.ppt

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1、1第五章第五章 机械的效率和自锁机械的效率和自锁51 机械的效率机械的效率52 机械的自锁机械的自锁内容提要内容提要2本章内容：本章内容：1. 基本要求基本要求理解理解机械效率机械效率的概念，掌握机械效率的各的概念，掌握机械效率的各 种表达形式和计算方法种表达形式和计算方法。理解机械理解机械自锁的概念，以及求简单机械自锁自锁的概念，以及求简单机械自锁 的几何条件。的几何条件。2. 重点难点重点难点机械效率的计算，机械机械效率的计算，机械自锁条件的确定自锁条件的确定。主目录3动能增量动能增量损失功损失功有效功有效功驱动功驱动功m m t 一、机械运转时的功能关系一、机械运转时的功能关系51 机械

2、的效率机械的效率1. 动能方程动能方程机械运转时，所有作用在机械机械运转时，所有作用在机械上的力都要做功，由能量守恒上的力都要做功，由能量守恒定律知：所有外力之功等于动定律知：所有外力之功等于动能增量能增量2. 机械的运转（过程）机械的运转（过程） WdWrWf=E00输入功大于有效功与损失功之和。输入功大于有效功与损失功之和。WdWrWf= EE0 a) 启动阶段启动阶段 速度速度0,动能动能0E0E启动启动4m m t 稳定运转稳定运转启动启动b)稳定运转阶段稳定运转阶段在一个循环内有：在一个循环内有： WdWrWf= EE00匀速稳定阶段匀速稳定阶段 常数，任意时刻都有：常数，任意时刻都

3、有：变速稳定阶段变速稳定阶段 在在m m上下上下 周期波动周期波动, (t)=(t+T, (t)=(t+Tp p) )E=0E=0 Wd= Wr+WfWdWrWf=EE00 Wd=WrWfc)停车阶段停车阶段 0 WdWrWf= EE00停止停止输入功小于有效功与损失功之和。输入功小于有效功与损失功之和。输入功总是等于有效功与损失功之和。输入功总是等于有效功与损失功之和。5二、机械的效率二、机械的效率(mechanical effeciency)机械在稳定运转阶段恒有机械在稳定运转阶段恒有:比值比值Wr / Wd反映了驱动功的有效利用程度，反映了驱动功的有效利用程度，称为称为机械效率机械效率。

4、1.Wr / Wd 2. 用功率表示：用功率表示：Pr / Pd分析：分析：总是小于总是小于 1，当，当Wf 增加时将导致增加时将导致下降。下降。设计机械时，尽量减少摩擦损失，措施有：设计机械时，尽量减少摩擦损失，措施有：Wd= Wr+Wf (5-1)b)b)考虑润滑考虑润滑c)c)合理选材合理选材 1Wf /Wd (5-2)(WdWf) /Wd(PdPf) /Pd1Pf /Pd (5-2) a a)用滚动代替滑动用滚动代替滑动6FvF FF0vG GG机械机械3.用力的比值表示：用力的比值表示：G vG /F vF (a)Pr / Pd对理想机械，有理想驱动力对理想机械，有理想驱动力F F0

5、 00Pr / Pd = G vG /F0 vF代入得代入得: : (c) 4. 用力矩来表示有：用力矩来表示有：M0 / Md (d)1 (b)同理：当驱动力同理：当驱动力F一定时，理想工作阻力一定时，理想工作阻力G0为：为： G0 vG / F vF1得：得： G vG /G0 vGG / G0用力矩来表示有：用力矩来表示有：M G/ MG0 7重要结论：重要结论：实际驱动力理想驱动力例如：计算螺旋副的效率：例如：计算螺旋副的效率：拧紧：拧紧：)(22vGtgdM 理想机械：理想机械： M0d2 G tg( ) / 2 M0 / M拧松拧松时，驱动力为时，驱动力为G，M为阻力矩，则有：为阻

6、力矩，则有：实际驱动力：实际驱动力： G=2M/d2 tg(-v )理想驱动力：理想驱动力： G0=2M/d2 tg() G0/G以上为计算方法，工程上更多地是用实验法测定以上为计算方法，工程上更多地是用实验法测定 ，表表5 52 2列出由实验所得简单传动机构和运动副的机列出由实验所得简单传动机构和运动副的机械效率械效率 。理想工作阻力实际工作阻力实际驱动力矩理想驱动力矩理想工作阻力矩实际工作阻力矩tg()/tg(v v ) （5-7）tg(-v ) / tg( ) （5-8）8910表表5-2 简单传动机械和运动副的效率简单传动机械和运动副的效率名名 称称传传 动动 形形 式式效率值效率值备

7、备 注注圆柱齿圆柱齿轮传动轮传动67级精度齿轮传动级精度齿轮传动 0.980.99 良好跑合、稀油润滑良好跑合、稀油润滑 8级精度齿轮传动级精度齿轮传动 0.97 稀油润滑稀油润滑 9级精度齿轮传动级精度齿轮传动 0.96 稀油润滑稀油润滑 切制齿、开式齿轮传动切制齿、开式齿轮传动 0.940.96 干油润滑干油润滑 铸造齿、开式齿轮传动铸造齿、开式齿轮传动 0.90.93圆锥齿圆锥齿轮传动轮传动67级精度齿轮传动级精度齿轮传动 0.970.98 良好跑合、稀油润滑良好跑合、稀油润滑 8级精度齿轮传动级精度齿轮传动 0.940.97 稀油润滑稀油润滑 切制齿、开式齿轮传动切制齿、开式齿轮传动

8、0.920.95 干油润滑干油润滑 铸造齿、开式齿轮传动铸造齿、开式齿轮传动 0.880.92蜗杆传动蜗杆传动自锁蜗杆自锁蜗杆 0.400.45单头蜗杆单头蜗杆 0.700.75双头蜗杆双头蜗杆 0.750.82 润滑良好润滑良好 三头、四头蜗杆三头、四头蜗杆 0.800.92圆弧面蜗杆圆弧面蜗杆 0.850.9511续表续表5-2 简单传动机械和运动副的效率简单传动机械和运动副的效率名名 称称传传 动动 形形 式式效率值效率值备备 注注带传动带传动平型带传动平型带传动 0.900.98滑动轴承滑动轴承球轴承球轴承 0.99 稀油润滑稀油润滑 滚子轴承滚子轴承 0.98 稀油润滑稀油润滑 滑动

9、螺旋滑动螺旋 0.300.80滚动螺旋滚动螺旋 0.850.95V型带传动型带传动 0.940.96套筒滚子链套筒滚子链 0.96无声链无声链 0.97链传动链传动平摩擦轮传动平摩擦轮传动 0.850.92摩擦轮摩擦轮传动传动润滑良好润滑良好槽摩擦轮传动槽摩擦轮传动 0.880.900.94 润滑不良润滑不良0.97 润滑正常润滑正常0.99 液体润滑液体润滑滚动轴承滚动轴承螺旋传动螺旋传动125.5.复杂机械的机械效率计算方法复杂机械的机械效率计算方法1)1)串联：串联：特点是前一机器的特点是前一机器的输出功率是后一机器的输入功输出功率是后一机器的输入功率率2)2)并联并联 特点是机组的输入

10、功率为各机器特点是机组的输入功率为各机器输入功率之和，而输出功率为各机器输出功率输入功率之和，而输出功率为各机器输出功率之和。之和。设各机器中效率最高最低者分别为设各机器中效率最高最低者分别为maxmax和和minmin 则有：则有：dkNNkidNN1kirNN1drNN123121 kkdNNNNNNNNk 21kNNN 21kkkNNNNNN 212211NdNkN1N2Nk-112k21kNNN kkNNN 2211N1N2NkN1N2Nk12kNdNrminminmax max 主要取决于传递功率最大的机器的效率主要取决于传递功率最大的机器的效率 13NdNkN1N212N”rNrN

11、dNkN1N2Nd2 N”d2N”d3Nd3NrN”r1233“44“N1N2Nd2 N”d2N”d3Nd3NrN”r1233“44“NdNk3)3)混联混联先分别计算，合成后按串联或并联计算。先分别计算，合成后按串联或并联计算。作者：潘存云教授Nr并联计算并联计算串联计算串联计算N”rNr串联计算串联计算14自锁的定义：自锁的定义：无论驱动力多么大，都不能超过由它所产生的摩擦阻无论驱动力多么大，都不能超过由它所产生的摩擦阻力，也无法使机械运动的现象称为力，也无法使机械运动的现象称为机械的自锁机械的自锁。dfdfddrWWWWWWW 1 0 当当 = 0时，机械处于临界自锁状态；时，机械处于临

12、界自锁状态； 当当 G0驱动力做的功永远驱动力做的功永远由其引起的摩擦力所做的功由其引起的摩擦力所做的功三、分析（是否）自锁的方法三、分析（是否）自锁的方法1. 从效率观点判断从效率观点判断2. 从生产阻力方面判断从生产阻力方面判断18根据不同的场合，应用不同的根据不同的场合，应用不同的机械自锁判断条件机械自锁判断条件：驱动力在运动方向上的分力驱动力在运动方向上的分力F Ft tFF摩擦力。摩擦力。令生产阻力令生产阻力G0G0；令令00；驱动力落在摩擦锥或摩擦圆之内；驱动力落在摩擦锥或摩擦圆之内；19作者：潘存云教授例例1 1：求螺旋千斤顶反行程的自锁条件求螺旋千斤顶反行程的自锁条件解：解：根

13、据螺旋千斤顶反行程的机械效率：根据螺旋千斤顶反行程的机械效率：00得自锁条件：得自锁条件： tg(-v v ) 0 0令令 tg(-v v ) / tg()v v则则 v v =8.7 =8.7若取：若取： f v =0.15=0.152090-90-+212223作者：潘存云教授1DA3O2BODA123应用实例：图示应用实例：图示钻夹具钻夹具在在F力夹紧，去掉力夹紧，去掉F后要求不能后要求不能松开，即反行程具有自锁性。已知松开，即反行程具有自锁性。已知e，D、 ,分析其几分析其几何条件。何条件。由此可求出夹具各参数的几何条件为：由此可求出夹具各参数的几何条件为：在直角在直角ABC中有：中有

14、：在直角在直角OEA中有：中有： 反行程具有自锁条件为：反行程具有自锁条件为：s-s1 esin()(Dsin)/2 (5-13) s =OEs1 =AC e分析：若总反力分析：若总反力FR23穿过摩擦圆穿过摩擦圆-发生自锁发生自锁=(Dsin) /2 =esin() -FFR23Bss1EEOACBC为楔紧角为楔紧角2425R12R32R12R321232sin()sinRR1232cos()cosRRtan)tan(2262728arctan f2sin02RFQ2sin2RFQ0sinsin22RRFF 0022解：设矿石的重量为解：设矿石的重量为Q，矿石与鄂板间的摩擦因数，矿石与鄂板间的摩擦因数为为f，则摩擦角为，则摩擦角为 矿石有向上被挤出的趋势时，其受力如图所示，矿石有向上被挤出的趋势时，其受力如图所示，由力平衡条件知：由力平衡条件知：即即 当当时，即时，即，矿石将被挤出，即自锁条件为，矿石将被挤出，即自锁条件为293031人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。