机械原理04机构的力分析

1、 机构的运转过程，也是功、能传递与转换的过程。机构中作机构的运转过程，也是功、能传递与转换的过程。机构中作 用有各种力，机构的各构件及运动副也都要受到各种力的作用。用有各种力，机构的各构件及运动副也都要受到各种力的作用。 1 1、对已有机械的工作性能作出评估、对已有机械的工作性能作出评估 2 2、设计新机械时作为强度计算和结构设计的依据。、设计新机械时作为强度计算和结构设计的依据。 主要内容：主要内容： 1 1、进行考虑摩擦的力分析，确定运动副中作用力的大小、方向；、进行考虑摩擦的力分析，确定运动副中作用力的大小、方向； 2 2、了解运动副及机构的传力特性；、了解运动副及机构的传力特性； 3

2、3、了解机械的效率和自锁条件等。、了解机械的效率和自锁条件等。 力分析概念：力分析概念： 根据作用载机构上的已知外力，求解实现机构已知运动所需的根据作用载机构上的已知外力，求解实现机构已知运动所需的 驱动力（力矩）或能够输出的力（力矩）驱动力（力矩）或能够输出的力（力矩） 目的：目的： )2( (1) 0 1 1 iSi m j ji siii m j ji i JTMT amPR y x 0 Oi Om Oj O2 Rli R2i Rji Rmi Mi T0 Si Pi 不考虑内摩擦，根据所有外力情况建立不考虑内摩擦，根据所有外力情况建立 力学模型力学模型。 从机构中分离出第从机构中分离出第

3、i i个构件进行分析，个构件进行分析， 有有M M个构件以转动副个构件以转动副O OJ J与之相连，作用在与之相连，作用在 其质心上的已知合外力为其质心上的已知合外力为P Pi i，合力矩为，合力矩为 M Mi i，质量为，质量为m mi i，对质心的转动惯量对质心的转动惯量J Jsi si 可以建立动力方程（矢量方程）可以建立动力方程（矢量方程） )( 对质心的力矩对质心的力矩过质心的加速度过质心的加速度 jijiss ROSJa ii )( ; 0 11 TTTamPFR m j jiisii m j iji i 令令 则可以通过建立坐标系写成标量方程则可以通过建立坐标系写成标量方程 m

4、j jiysojixos m j jiy m j ixjix TTRxxRyy FiyR FR jjji 1 0 1 1 0 0 这是对机构中构件力（力矩）求解的一般方程，而对于这是对机构中构件力（力矩）求解的一般方程，而对于 常用的一个自由度的平面连杆机构，相对比较简单。常用的一个自由度的平面连杆机构，相对比较简单。 对一个自由度平面连杆机构分析：对一个自由度平面连杆机构分析： P PL L个运动副有个运动副有2P2PL L个反力分量，加上一个待求的平衡力（力矩），个反力分量，加上一个待求的平衡力（力矩）， 共有共有2P2PL L+1+1待求力（力矩）由待求力（力矩）由F=3n-2PF=3n

5、-2PL L（低副机构）（低副机构） 3 3n n-2-2P PL L=1 =1 3n=2P3n=2PL L+1+1 Oi Om Oj O2 Rli R2i Rji Rmi Mi T0 Si y x 0 0 11 iSi m j jisiii m j ji i JTMTamPR 一个构件可以建立一个构件可以建立3 3个方程，个方程，n n个构件可以建立个构件可以建立3n3n个方程，个方程， 与求解位置数目相等，有确定解。与求解位置数目相等，有确定解。 力分析的顺序：先杆组分析，再求包含平衡力的构件的待求运力分析的顺序：先杆组分析，再求包含平衡力的构件的待求运 动副反力和机构的平衡力。动副反力和

6、机构的平衡力。 4.1.1 级机构的动态静力分析级机构的动态静力分析 T T1 1 T2 F2 F3 1 y x 0 分析时，首先将各构件的外力（力矩）分析时，首先将各构件的外力（力矩） 及惯性力（力矩）合成到各自的质心上及惯性力（力矩）合成到各自的质心上 求出求出F Fix ix， ，F Fiy iy和 和T Ti i( (i i=1,2=1,2n n) ) 对对级杆组，打开内副级杆组，打开内副C C产生反力产生反力R R23 23 R R32 32（ （=-R=-R23 23）对外副（ ）对外副（B B、D D）列力）列力 矩平衡方程求解矩平衡方程求解R R23 23。 。 00 2 3

7、DB M M A B C D F1 0 2 3 T0 1 1 T3 33333 22222 23 23 C B )()( )()( x x TFxxFyy TFxxFyy R R xyy xyy yDSxSD yBSxSB y x DCD CBC 0 0 33332323 2222323 3 22 T)xx(F)yy(F)xx(R)yy(R T)xx(F)yy(F)xx(R)yy(R DsysDxDCyCDx BsysBxBCyCBx 求出内副求出内副C C的反力后，可分别取的反力后，可分别取BCBC、CDCD杆作力平衡方程杆作力平衡方程 式，求得式，求得B B、D D两点的反力。两点的反力。

8、 3 yyy xxx yyy xxx FRR FRR 0F FRR FRR F 32303 32303 22212 22212 2 0 得 得由 最后由构件最后由构件1 1的三个力（力矩）平衡方程式求出副的三个力（力矩）平衡方程式求出副A A反力反力R R01 01和 和 平衡力矩平衡力矩T T0 0 进行整理得到进行整理得到 一般导杆机构的受力分析一般导杆机构的受力分析 移动副中反力的分布情况比较移动副中反力的分布情况比较 复杂，与外力、内部结构形式、尺复杂，与外力、内部结构形式、尺 寸、材质等有关。一般可以在不考寸、材质等有关。一般可以在不考 虑摩擦力的情况下简化成一个垂直虑摩擦力的情况下

9、简化成一个垂直 于道路的反力和一个反力矩。于道路的反力和一个反力矩。 导杆对滑块的反力导杆对滑块的反力R R12 12的正向约定 的正向约定 为为9090+1 1 A B C D 1 2 3 0 R12 T12 1 S3 S2 T0 x y 0 1 R12 1 90 11211212 11211212 90 90 cosR)sin(RR sinR)cos(RR y x 求求C C点的反力：要减少未知数，尤其是点的反力：要减少未知数，尤其是1 1对对2 2的反力。只有的反力。只有 在导杆方向上求力的平衡方程，在导杆方向上求力的平衡方程，R12R12垂直于导杆，可以不考虑。垂直于导杆，可以不考虑。

10、 只剩下只剩下C C、S2S2上的作用。上的作用。 S1 0 12121231 sinFcosFsinRcosR 0F yxyx23 2 1 得：由 0)()()()( 333332323 TFxxFyyRxxRyy yBSxSByBCxCB 另外另外: :对杆对杆3 3对对B B点求矩有：点求矩有： 由上两式可以求解出由上两式可以求解出R R23 23后，再对杆 后，再对杆3 3作力的平衡方程式就作力的平衡方程式就 可以求得可以求得R R03 03。 。 2222212 2 123212 2 )()( 0 sin/ )(R 0F TFxxFyyTM FFx yCSxsCC xx 得得：由由

11、得得：由由 就可以将所有解求出。就可以将所有解求出。 关于可变杆长二杆组的副反力的求解关于可变杆长二杆组的副反力的求解 Q A B C E 1 2 3 S1 S2 S3 P0 1 0 x y 0 333 2 1 23 23 ) ()( )()( 33 TFxxFyy TFxxFyy R R xxyy xxyy yBSxSB i iiyAiSixSiA y x BCCB CAAC 得：得：和和由由 、 0M 0M 3 3 21 A 213 00 、 FF求得和 外副外副A A、B B的反力的反力R R01 01和 和R R03 03分别由 分别由 移动副的反力移动副的反力R R12D 12D可以

12、由构件 可以由构件2 2对对E E取矩和构件取矩和构件1 1 对对E E 取矩求得。取矩求得。 11 2232322 12 cossin 22 ）（）（ ）（）（）（）（ EDDE yECxCEyESxSE D xxyy TRxxRyyFxxFyy R 再进一步对再进一步对D D点求矩可以求出点求矩可以求出R R12E 12E以及平衡力 以及平衡力P P0 0 总结：总结：级机构得力分析是先从求不含平衡力得杆组得内副反级机构得力分析是先从求不含平衡力得杆组得内副反 力开始，逐副进行，最后对含平衡力得杆件进行力分析。力开始，逐副进行，最后对含平衡力得杆件进行力分析。 一般是力矩平衡方程和导路方向

13、的力平衡方程两种交替使用。一般是力矩平衡方程和导路方向的力平衡方程两种交替使用。 D 4.2 4.2 机构的传动角机构的传动角 衡量一个衡量一个机构机构传力效果的指标：传力效果的指标： （1 1）输出功相同时，输入功最少。）输出功相同时，输入功最少。（摩擦损失最小）（摩擦损失最小） （2 2）构件受力最小。）构件受力最小。 （构件截面积小，重量轻）（构件截面积小，重量轻） （3 3）运动副摩擦少。（运动精度高，动载荷和噪声小）运动副摩擦少。（运动精度高，动载荷和噪声小） 由于运动副的反力与工作阻力、重力、惯性力、摩擦力以由于运动副的反力与工作阻力、重力、惯性力、摩擦力以 及机构的结构参数等诸多

14、因素有关，要用一个简单的指标来正及机构的结构参数等诸多因素有关，要用一个简单的指标来正 确评价一个的传力性能是不可能的。确评价一个的传力性能是不可能的。 在不计内摩擦的条件下，运动副的反力是各种已知外力的线在不计内摩擦的条件下，运动副的反力是各种已知外力的线 性函数，可以用各种已知力产生的反力分量线性迭加合成。性函数，可以用各种已知力产生的反力分量线性迭加合成。 最直观的判断方法：用传动角来描述机构的传力性能。最直观的判断方法：用传动角来描述机构的传力性能。 传动角：传动角： 在不计机构构件的质量和运动副中摩擦的条件下，在不计机构构件的质量和运动副中摩擦的条件下，传传 动件动件（通过运动副）对

15、（通过运动副）对输出构件的作用力方向输出构件的作用力方向和和传力点到输传力点到输 出构件的转动中心连线间出构件的转动中心连线间所夹的所夹的锐角锐角。 如图四杆机构的传动角如图四杆机构的传动角 由机构输出功率：由机构输出功率：Nr=R23cos vC =R23vCsin =t3 3 1 t1 t3 A B C D 1 2 3 0 vC sinL t sinv t R 3 3 C 33 23 当当愈大，反力愈大，反力R R23 23 将愈小。 将愈小。的大小对整个的大小对整个 机构的传力特性是有影响的。机构的传力特性是有影响的。 ，机构传力性能，机构传力性能 压力角压力角： 传动件对输出构件的作用

16、力与输出构件传力点处的速度传动件对输出构件的作用力与输出构件传力点处的速度 之间所夹的锐角。之间所夹的锐角。 + +=90=90 角对机构的受力分析更便于说明问题，它是力与角对机构的受力分析更便于说明问题，它是力与 速度的夹角。但是不便测量，传动角容易测量。速度的夹角。但是不便测量，传动角容易测量。 R23 n n vC A B C 以下机构传动角的位置？以下机构传动角的位置？ A B C D E F O G O 最小传动角的位置：最小传动角的位置： 曲柄摇杆机构：曲柄摇杆机构： g gmin出现在曲柄与机出现在曲柄与机 架共线的两位置之一。架共线的两位置之一。 D A B C E F G b

17、c adcb 2 )( arccos 222 1 g g )90( 2 )( arccos 22 222 2 DCB bc adcb g g ),min( 21min ggg )90( 2 )( arccos180 22 222 2 DCB bc adcb g g 或或 偏置的曲柄滑块机构：偏置的曲柄滑块机构： 1 1 A B C a b 0 2 3 b esina cos 1 g b ea cos : min g得 1 2 4.3 4.3 死区死区 死点：机构主动件不能输入运动的运动学条件死点：机构主动件不能输入运动的运动学条件 死区：机构主动件不能输入运动的力学条件死区：机构主动件不能输入

18、运动的力学条件。 若机构中一个运动副变为不可动，整个机构则不能动。若机构中一个运动副变为不可动，整个机构则不能动。 4.3.1 4.3.1 运动副中的摩擦与自锁运动副中的摩擦与自锁 一、研究摩擦的目的一、研究摩擦的目的 1. 1. 摩擦对机器的不利影响摩擦对机器的不利影响 1 1）造成机器运转时的动力浪费）造成机器运转时的动力浪费 2 2）使运动副元素受到磨损）使运动副元素受到磨损 3 3）使运动副元素发热膨胀）使运动副元素发热膨胀 4 4）使机器的润滑情况恶化）使机器的润滑情况恶化 机械效率机械效率 零件的强度零件的强度 精度和可靠性精度和可靠性 机器的使用寿命机器的使用寿命 导致运动副咬紧

19、卡死导致运动副咬紧卡死 机器运转不灵活机器运转不灵活 机器的磨损机器的磨损机器毁坏。机器毁坏。 （第（第3.23.2节）节） 2. 2. 摩擦的有用的方面：摩擦的有用的方面： 可以是利用摩擦来工作的。如带传动、摩擦离合器和制动器等。可以是利用摩擦来工作的。如带传动、摩擦离合器和制动器等。 1. 1. 移动副中摩擦力的确定移动副中摩擦力的确定 F21=f N21 当外载一定时，运动副两元素间法向反力的当外载一定时，运动副两元素间法向反力的 大小与运动副两元素的几何形状有关：大小与运动副两元素的几何形状有关： 1 1）两构件沿单一平面接触）两构件沿单一平面接触 N21= -Q F21=f N21=

20、f Q 2 2）两构件沿一槽形角为）两构件沿一槽形角为2 2 的槽面接触的槽面接触 N21sinq q = -Q QffNF v 2121 Q fQ ffNF q qq qsinsin 2121 v f f q qsin 令令 3）两构件沿圆柱面接触）两构件沿圆柱面接触 整个接触面各处法向反力在铅垂方向的分整个接触面各处法向反力在铅垂方向的分 力的总和等于外载荷力的总和等于外载荷Q Q。 取取N N21 21= =kQ kQ （k k 111.571.57） kfQfNF 2121QfF v 21 v fkf 令令 v -当量摩擦系数当量摩擦系数 4 4）标准式标准式 不论两运动副元素的几何形

21、状如何，两元素间产生不论两运动副元素的几何形状如何，两元素间产生 的滑动摩擦力均可用通式：的滑动摩擦力均可用通式： N N21 21是沿整个接触面各处反力的总和。 是沿整个接触面各处反力的总和。 5 5）槽面接触效应）槽面接触效应 当运动副两元素为槽面或圆柱面接触时，均有当运动副两元素为槽面或圆柱面接触时，均有v v 其它条件相同的情况下其它条件相同的情况下，沿槽面或圆柱面接触的运动副两元沿槽面或圆柱面接触的运动副两元 素之间所产生的滑动摩擦力平面接触运动副元素之间所产生素之间所产生的滑动摩擦力平面接触运动副元素之间所产生 的摩擦力的摩擦力。 2. 2. 移动副中总反力的确定移动副中总反力的确

22、定 1 1）总反力和摩擦角）总反力和摩擦角 总反力总反力R R21 21 ：法向反力 ：法向反力N N21 21和摩擦力 和摩擦力F F21 21的合力。 的合力。 摩擦角摩擦角 ：总反力和法向反力之间的夹角。：总反力和法向反力之间的夹角。 f N fN N F tg 21 21 21 21 2 2）总反力的方向）总反力的方向 R R21 21与移动副两元素接触面的公法线偏 与移动副两元素接触面的公法线偏 斜一摩擦角斜一摩擦角 ； R R21 21与公法线偏斜的方向与构件 与公法线偏斜的方向与构件1 1相对相对 于构件于构件2 2 的相对速度方向的相对速度方向v v12 12的方向相反 的方向

23、相反 )( QtgP 3. 3. 斜面滑块驱动力的确定斜面滑块驱动力的确定 1 1）求使）求使滑块滑块1 1沿斜面沿斜面2 2等速上行等速上行时所需的水平驱动力时所需的水平驱动力P P 根据力的平衡条件根据力的平衡条件 （正行程）（正行程） 0 QRP )( QtgP 如果如果，PP为负值，成为驱动力的一部分，作用为为负值，成为驱动力的一部分，作用为 促使滑块促使滑块1 1沿斜面等速下滑。沿斜面等速下滑。 2 2）求保持）求保持滑块滑块1 1沿斜面沿斜面2 2等速下滑等速下滑所需的水平力所需的水平力 P P 根据力的平衡条件根据力的平衡条件 注意注意 当滑块当滑块1 1下滑时，下滑时，Q Q为

24、驱动力，为驱动力，PP为阻抗力，其作用为阻抗力，其作用 为阻止滑块为阻止滑块1 1 加速下滑。加速下滑。 （反行程）（反行程） 0 QRP 四、转动副中的摩擦四、转动副中的摩擦 用总反力用总反力R R21 21来表示 来表示N N21 21及 及F F21 21 1 1）摩擦力矩和摩擦圆）摩擦力矩和摩擦圆 摩擦力摩擦力F F21 21对轴颈形成的摩擦力矩 对轴颈形成的摩擦力矩 rf R M v f 21 摩擦圆摩擦圆：以以 为半径所作的圆。为半径所作的圆。 由由 2） 21 （ fd MRM 由由力平衡力平衡条件条件 e P N21 R2 1 r F21 2121vvf RrRfr PfM ）

25、（ 1 21 PR 2 2） 转动副中总反力转动副中总反力R R21 21的确定 的确定 （1 1）根据力平衡条件，）根据力平衡条件，R R21 21 P P （2 2）总反力）总反力R R21 21必切于摩擦圆。 必切于摩擦圆。 （3 3）总反力）总反力R R21 21对轴颈轴心 对轴颈轴心O O之矩的方之矩的方 向必与轴颈向必与轴颈1 1相对于轴承相对于轴承2 2的角速度的角速度 w w12 12 的方向相反。的方向相反。 注意注意 P N21 R21 r P N21 R21 r F21 将螺纹沿中径将螺纹沿中径d d2 2 圆柱面展开，其螺纹将展成为一个斜 圆柱面展开，其螺纹将展成为一个

26、斜 面，该斜面的升角面，该斜面的升角a a等于螺旋在其中径等于螺旋在其中径d d2 2上的螺纹升角。上的螺纹升角。 22 d zp d l tg 三、螺旋副中的摩擦三、螺旋副中的摩擦 l-l-导程，导程， z z-螺纹头数，螺纹头数， p p-螺距螺距 1. 1. 矩形螺纹螺旋副中的摩擦矩形螺纹螺旋副中的摩擦 1 1）矩形螺纹螺旋副的简化）矩形螺纹螺旋副的简化 螺旋副可以化为斜面机构进行力分析。螺旋副可以化为斜面机构进行力分析。 )( QtgP )( 22 22 Qtg dd PM 2 2）拧紧和放松力矩拧紧和放松力矩 拧紧：螺母在力矩拧紧：螺母在力矩M M作用下作用下 逆着逆着Q Q力等速向

27、上运动，相当于在力等速向上运动，相当于在 滑块滑块2 2上加一水平力上加一水平力P P，使滑块，使滑块2 2 沿着斜面等速向上滑动。沿着斜面等速向上滑动。 放松：螺母顺着放松：螺母顺着Q Q力的方向等力的方向等 速向下运动，相当于滑块速向下运动，相当于滑块 2 2 沿沿 着斜面等速向下滑。着斜面等速向下滑。 )( QtgP )( 22 22 Qtg dd PM 矩形螺纹：矩形螺纹： QN 三角形螺纹：三角形螺纹： N N cos 2. 2. 三角形螺纹螺旋副中的摩擦三角形螺纹螺旋副中的摩擦 1 1） 三角形螺纹与矩形螺纹的异同点三角形螺纹与矩形螺纹的异同点 运动副元素的几何形状不同运动副元素的

28、几何形状不同在在 轴向载荷完全相同的情况下，两者在轴向载荷完全相同的情况下，两者在 运动副元素间的法向反力不同运动副元素间的法向反力不同接触接触 面间产生的摩擦力不同。面间产生的摩擦力不同。 螺母和螺旋的相对运动关系完全相螺母和螺旋的相对运动关系完全相 同同两者受力分析的方法一致。两者受力分析的方法一致。 2 2）当量摩擦系数和当量摩擦角）当量摩擦系数和当量摩擦角 cos f f v vv farctg 3 3）拧紧和放松力矩）拧紧和放松力矩 )( 22 22 v Qtg dd PM )( 22 22 v Qtg dd PM 三角形螺纹宜用于联接紧固；矩三角形螺纹宜用于联接紧固；矩 形螺纹宜用

29、于传递动力。形螺纹宜用于传递动力。 ffv MMff v cos f f v Q cos f cos Q fNfF 死区：当机构中任一运动副自锁时，主动件不能输入运动的区域。死区：当机构中任一运动副自锁时，主动件不能输入运动的区域。 死点是死区的一个界限点。由于运动副内存在摩擦而使机构死点是死区的一个界限点。由于运动副内存在摩擦而使机构 不能动范围扩大，而形成死区。不能动范围扩大，而形成死区。 机构发生自 锁 无论主动件的驱动力有多大，机构都将不动。无论主动件的驱动力有多大，机构都将不动。 1 1、转杆滑块机构、转杆滑块机构有死点有死点 1 1 R12 n n A B C 1 2 3 0 B0

30、 C0 当当=0=0时，机构处于死点位置，时，机构处于死点位置， 机构运动范围不能超过此点。机构运动范围不能超过此点。 分析时不考虑质量，仅考虑运动副中摩擦的影响。分析时不考虑质量，仅考虑运动副中摩擦的影响。 分析对象：分析对象：A A、B B副副 自锁条件：自锁条件： B B、C C副转动时，由于摩擦使合力方向发生偏移，方向不再沿副转动时，由于摩擦使合力方向发生偏移，方向不再沿 BCBC杆，作用力和反作用力均切于各自的摩擦圆。且其力对中心取杆，作用力和反作用力均切于各自的摩擦圆。且其力对中心取 矩与运动方向相反。矩与运动方向相反。 R32 B C 2 3 R12 R32 n n g g 12

31、32 RR 由自锁条件：由自锁条件： 即：即： + + B C 2 3 R12 2 L2 由图可以求得：由图可以求得：= arcsin ( 2 / L2 ) 该机构的死区为该机构的死区为：0 + 2 2、凸轮机构、凸轮机构 （无死点）（无死点） e L =0 b P12 此机构无死点，其传动角始终此机构无死点，其传动角始终 为为9090。不考虑摩擦时，传力性能。不考虑摩擦时，传力性能 非常好，非常好， 考虑摩擦将出现死区，在移动考虑摩擦将出现死区，在移动 副中产生阻止运动的因素。副中产生阻止运动的因素。 L b R12 N02 N02 F02 F02 当当R R12 12F F02 02 +F

32、 +F02 02” ” 时机构有可能自锁时机构有可能自锁 对导路中心取矩列平衡方程式对导路中心取矩列平衡方程式 b RLf fNFF 12 020202 而而 12020212 R b L NbNRL f b L b RLf 2 2 R0 12 12 故故 说明：说明： 尽管从运动等效性来说，移动副可以任意平移。但考虑力尽管从运动等效性来说，移动副可以任意平移。但考虑力 学条件，其位置选择不恰当将严重降低机构效率，甚至不动。学条件，其位置选择不恰当将严重降低机构效率，甚至不动。 4.3.3 4.3.3 运动副自锁的应用运动副自锁的应用 1 1、机构反程自锁定位、机构反程自锁定位 斜面挤压机构要

33、求在压紧后撤去外力斜面挤压机构要求在压紧后撤去外力P P后，后， 机构保持原状，也即反程自锁。机构保持原状，也即反程自锁。 斜面挤压机构斜面挤压机构 不动的条件：由不动的条件：由Q Q产生的驱动力与摩擦力产生的驱动力与摩擦力 大小相等，方向相反。大小相等，方向相反。 根据各接触面间的相对运动及已知的根据各接触面间的相对运动及已知的 摩擦角摩擦角，将两滑块所受的总反力作出。，将两滑块所受的总反力作出。 取楔块取楔块2 2为分离体，列出平衡方程为分离体，列出平衡方程 式：式：P P + +R R12 12+ +R R3232=0, =0, 作出力多边形。作出力多边形。 cos )2sin( 32

34、R P P R12 R23 由正弦定律求得：由正弦定律求得： 取滑块取滑块3 3为分离体，列出平衡方程为分离体，列出平衡方程 Q Q+ +R R13 13+ +R R2323=0, =0, 可可 作出力多边形并由正弦定律求得：作出力多边形并由正弦定律求得： cos )2cos( 23 R Q )2( PctgQ 假想该机构中不存在摩擦假想该机构中不存在摩擦 理想驱动力：理想驱动力： PctgQ 0 该机构的效率：该机构的效率： tg tg ctg ctg Q Q)2( )2( 0 0)2( tg 2 0 令令 此即该斜面压榨机反行程自锁的条件。此即该斜面压榨机反行程自锁的条件。 R23 R13

35、 Q R23 Q R13 3 夹紧机构利用自锁工作的例子夹紧机构利用自锁工作的例子 应满足的条件：应满足的条件： 1 ss 2/ )sin( 1 DACs )sin( eOEs 2/ )sin()sin(De 由几何关系得：由几何关系得： 将将s s、s s1 1的值带入的值带入(1)式可得偏心夹具的自锁条件为：式可得偏心夹具的自锁条件为： 4.5 机械效率机械效率 d r W W 或或 d f d fd d r W W W WW W W 1 一、各种功及其相互关系一、各种功及其相互关系 驱动功驱动功W Wd d （输入功）：作用在机械上的驱动力所作的功。（输入功）：作用在机械上的驱动力所作的

36、功。 有益功有益功W Wr r （输出功）：克服生产阻力所作的功。（输出功）：克服生产阻力所作的功。 损耗功损耗功 W Wf f：克服有害阻力所作的功：克服有害阻力所作的功 二、机械效率二、机械效率 机械效率是输出功和输入功的比值，它可以反映输入功机械效率是输出功和输入功的比值，它可以反映输入功 在机械中有效利用的程度。在机械中有效利用的程度。 将式将式 WdWr Wf 两边都除以两边都除以 t d r d r N N tW tW / / d f N N 1 N Nd d、N Nr r 、N Nf f 分别为输入功率、输出功率和损耗功率。分别为输入功率、输出功率和损耗功率。 N Nd dN N

37、r r N Nf f 或：或： 三、提高机械效率的方法三、提高机械效率的方法 1 1、尽量简化机械传动系统，使传递通过的运动副数目越少越好；、尽量简化机械传动系统，使传递通过的运动副数目越少越好； 2 2、减少运动副中的摩擦。、减少运动副中的摩擦。 理想驱动力理想驱动力P P0 0 ：理想机械中，克服同样的生产阻力：理想机械中，克服同样的生产阻力Q Q，所需，所需 的驱动力。的驱动力。 P Q d r Pv Qv N N PQ vPQv 0 四、机械效率的计算四、机械效率的计算 1. 1. 一般公式一般公式: : 理想机械：不存在摩擦的机械。理想机械：不存在摩擦的机械。 1 0 0 P Q vP Qv P P Pv vP Pv Qv P P P Q 00 M M 0 理想机械的效率理想机械的效率0 0等于等于1 1，即：，即： 机械效率的统一形式：机械效率的统一形式： 实际驱动力矩实际驱动力矩 理想驱动力矩理想驱动力矩 实际驱动力实际驱动力 理想驱动力理想驱动力 理想生产阻力理想生产阻力Q Q 0 0 ：理想机械中