第五章机械的效率和自锁教案.doc

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1、1第五章机械的效率和自锁1.本章的教学目的及教学要求本章的教学目的及教学要求能确定简单机械的效率和自锁条件。2.本章教学内容的重点本章教学内容的重点机械的机械效率和自锁现象及自锁条件。3.本章教学工作的组织及学时分配本章教学工作的组织及学时分配本章理论教学时数为 2 学时。3.1 第第 1 讲（讲（1 学时学时）1)教学内容介绍机械效率的概念及其计算方法。2)教学方法首先介绍机械效率的基本概念及其一般的计算公式=(有益功 Wr)/(驱动功 Wd-损耗功 WT)/Wd=1-Wf/Wd。说明由于 Wf 0，所以0)；第二，在驱动力任意增加的情况下都不能使其产生运动。所以不能误认为机构运动不起来就是

2、自锁了。第三，自锁的实质是驱动力的有效分力小于由驱动力本身所产生的摩擦阻力。在讲清了“自锁”的概念后，可举几个在机械工程中应用“自锁”的例子，如千斤顶、螺旋传动、蜗杆传动等。而且最好利用模型或实物进行演示。通过举例演示后，尚需指出，所谓机构具有自锁性，只是指该机构在某个方向的驱动力作用下，或在某一构件为主动件的情况下是自锁的，而并非在任何情况下都不能运动，否则就不成其为机构了。至于是否需要使机构具有自锁性，要视工作需要而定，例如上面所举的例子便都需要具有自锁性；而在一般情况下，如无自锁性要求，应避免机构具有自锁性，因为具有自锁性的机构其机械效率一般都比较低，这就是研究自锁的必要性。下面再介绍第

3、 2 个问题：机械的自锁条件，这里又可分为两点来研究：3i)分析运动副发生自锁的条件。因为机构的运动是通过运动副进行传递的，所以如果构成运动副的两构件间发生了自锁，显然机构也就不能运动了，即机构也就自锁了。然后分别就移动副和转动副分析其自锁条件并得出结论：对移动副来说，如果驱动力作用于摩擦锥之内将自锁；对转动副来说，如果驱动力为一单一外力而且作用于摩擦圆之内也将自锁。ii)就整个机构讨论其自锁条件。如果机构中有一个运动副自锁了。整个机构也就自锁了(对单自由度机构而言)。所以要知道机构是否会自锁，应对该机构中的所有运动副逐个进行分析，这显然有时是很麻烦的，有时甚至是难于做到的。下面引出由其机械效

4、率 小于等于零来判定机构的自锁条件，并说明具体的作法。同时还应说明此时已无一般机械效率的意义，而只表明机械自锁的程度。机械自锁的确定也可以令生产阻力小于零来确定。下面举例机械自锁条件的确定。螺旋千斤顶(即斜面机构反行程)。根据 小于等于零得出其自锁条件为螺旋升角小于等于当量摩擦角。并说明此时驱动力(Q)是作用在摩擦锥内的，所以也符合移动副自锁的条件。斜面压力机。此题在正确确定各移动副中总反力作用线的基础上，用图解法进行力分析，求得驱动力 P 与载荷 Q 的关系，并进而求得其机械效率和反行程的自锁条件。3)教学手段在介绍自锁现象在机械工程中的应用时使用合适的模型或实物进行演示。而本讲的主要内容是利用黑板进行作图、分析和讲解，特别是总反力的方向的确定，应边讲边画图。4)注意事项本讲要着重讲清机械自锁的概念，讲明自锁的实质和自锁的方向性问题及自锁条件的确定，并说明自锁现象在机械工程中的重要。在进行摩擦分析时，要强调分析的是哪个行程。因为正反两个行程的摩擦力方向正好相反。