机械原理机械效率与自锁精选PPT.ppt

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1、机械原理机械效率与自锁第1页，此课件共18页哦一、机械的效率一、机械的效率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。Wr/Wd用功率表示用功率表示：Nr/Nd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+Wf1Wf/Wd(WdWf)/Wd(NdNf)/Nd1Nf/Nd a a)用滚动代替滑动用滚动代替滑动,b),b)考虑润滑考虑润滑,c)c)合理选材合理选材,d),d)

2、减小轴颈半径减小轴颈半径 51 机械的效率机械的效率第2页，此课件共18页哦F0vF FvG GG作者：潘存云教授理想理想机械机械用力用力(力矩力矩)的比值表示的比值表示：G vG/F vFNr/Nd对对理理想想机机械械，当当工工作作阻阻力力G一一定定时，时，有理想驱动力有理想驱动力F F0 00Nr /Nd=G vG/F0 vF代入得代入得:F0 vF/F vFF0/F用力矩来表示有：用力矩来表示有：Md0/Md1FvF FvG GG机械机械重要结论：重要结论：例如，求图例如，求图43所示的斜面机构的效率：所示的斜面机构的效率：1)正行程效率为：正行程效率为：第3页，此课件共18页哦计算螺旋

3、副的效率：计算螺旋副的效率：拧紧时：拧紧时：理想机械：理想机械：M0（d2 G tg）/2 M0/M 拧松时，驱动力为拧松时，驱动力为G，M为阻力矩，则有：为阻力矩，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/Gv以以上上为为效效率率计计算算方方法法，工工程程上上更更多多地地是是用用实实验验法法测测定定 ，表表5 51 1列列出出由由实实验验所所得得简简单单传传动动机机构构和和运运动动副副的的机机械械效效率率(P69-P70)(P69-P70)。tg/tg(v v)tg(-v)/tg2）反行程效率为：）反行程效率为：第4页，此

4、课件共18页哦表表5-1 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

5、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 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 0.850.95第5页，此课件共18页哦续表续表5-1 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

6、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第6页，此课件共18页哦作者：潘存云教授v复杂机械的机械效率计

7、算方法：复杂机械的机械效率计算方法：1.)1.)串联：串联：2.)2.)并联并联总效率不仅与各机器的效率i有关，而且与传递的功率Ni有关。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：NdNkN1N2Nk-112kN1N2NkN1N2Nk12kNdNrminminmaxmax第7页，此课件共18页哦作者：潘存云教授NdNkN1N212N”rNr作者：潘存云教授NdNkN1N2Nd2 N”d2N”d3Nd3NrN”r1233“44“N1N2Nd2 N”d2N”d3Nd3NrN”r1233“44“NdNk3.)3.)混联混联方法：先分别计算，

8、合成后按串联或并联计算。方法：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串联计算串联计算第8页，此课件共18页哦P1P2P2 P”2PrP”r1233“44“5“Pd例例题题,如如图图所所示示的的机机械械传传动动中中，已已知知各各传传动动机机构构的的效效率率，并并已已知知输出功率分别为输出功率分别为5kW5kW和和0.2kW0.2kW。求该机械传动装置的机械效率。求该机械传动装置的机械效率。解解第9页，此课件共18页哦作者：潘存云教授摩擦锥摩擦锥v2121无论无论F多大，滑块在多大，滑块在P的作用下不可能运动的作用下不可能运动发生自锁。发

9、生自锁。当驱动力的作用线落在摩擦锥内时，则机械发生自锁。当驱动力的作用线落在摩擦锥内时，则机械发生自锁。法向分力：法向分力：Fn=Fcos 52 机械的自锁机械的自锁水平分力：水平分力：Ft=Fsin正压力：正压力：N21=Fn 最大摩擦力最大摩擦力 ：F Fmaxmax=f N21当当时时,恒有：恒有：工工程程意意义义：设设计计新新机机械械时时，应应避避免免在在运运动动方方向向出出现现自自锁锁，而而有有些些机机械械要要利利用用自锁进行工作自锁进行工作(如千斤顶等如千斤顶等)。分析平面移动副在驱动力F作用的运动情况：N21Ft F Fmaxmax=Fn tg=FntgF21FR21FFtFnG

10、一、含移动副的机械一、含移动副的机械 第10页，此课件共18页哦作者：潘存云教授当回转运动副仅受单力当回转运动副仅受单力F作用时：作用时：最大摩擦力矩为：最大摩擦力矩为：Mf=FR当力当力F的作用线穿过摩擦圆的作用线穿过摩擦圆(a 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第12页，此课件共18页哦作者：潘存云教授举例举例(1)(1)：求螺旋千斤顶反行程的机械效率。求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)/tgv vv v=8.7=8.7若取：若取：f =0.15=0.15作者：潘存云教授第

11、13页，此课件共18页哦作者：潘存云教授作者：潘存云教授FR13FR2390+9090-+2-+2-9090-(-)-(-)-29090-132例例(2)求图示斜面压榨机的机械效率。求图示斜面压榨机的机械效率。力多边形中，根据正弦定律得：力多边形中，根据正弦定律得：FFR32GG=F FR R23 cos(-2)/cos-2)/cosGFFR32v32F FR R13+F FR R23+G=0 大小：大小：？方向：方向：F FR R32+F FR R12+F=0 大小：大小：？方向：方向：F=F FR R32 sin(-2)/cos-2)/cos 令令F0F0得：得：F=Gtg(-2)-2)t

12、g(-2)-2)0022由由F FR R32-F FR R23可得：可得：FR13FR23FR12FR12-第14页，此课件共18页哦作者：潘存云教授1DA3O2BODA123举举例例(3)：图图示示偏偏心心夹夹具具在在F力力夹夹紧紧，去去掉掉F后后要要求求不不能能松松开开，即反行程具有自锁性。分析其几何条件。即反行程具有自锁性。分析其几何条件。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：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 s=OEs1=AC e分析：分析：若总反

13、力若总反力FR23穿过摩擦圆穿过摩擦圆-发生自锁发生自锁=(Dsin)/2 =esin()-FFR23Bss1EEOACBC第15页，此课件共18页哦注意：注意：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P Pt tFF摩擦力。摩擦力。令生产阻力令生产阻力Q0Q0；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；第16页，此课件共18页哦作业作业:55，56，57，58，补充题，补充题本章重点：本章重点：自锁的概念，以及求简单机械自锁的几何条件。自锁的概念，以及求简单机械自锁的几何

14、条件。机械效率机械效率的计算方法（注：由力或力矩计算）；的计算方法（注：由力或力矩计算）；机构中不同运动副中总反力作用线的确定；机构中不同运动副中总反力作用线的确定；不同运动副中摩擦力与载荷之间的关系，摩擦不同运动副中摩擦力与载荷之间的关系，摩擦 角或摩擦圆的概念；角或摩擦圆的概念；第17页，此课件共18页哦补充作业：补充作业：如如图图示示斜斜面面机机构构，已已知知：f（滑滑块块1、2与与导导槽槽3相相互互之之间间摩摩擦擦系系数数）、（滑滑块块1的的倾倾斜斜角角）、F（驱驱动动力力，铅铅重重方方向向），Q（工工作作阻阻力力，沿沿水水平平方方向向），设设不不计计两两滑滑块块质质量量，试试确确定定该该机机构构的的效效率率及及自自锁锁条条件件（包包括正、反行程）。括正、反行程）。第18页，此课件共18页哦