第五章机械效率及自锁

1、第五章第五章 机械的效率及自锁机械的效率及自锁5-1 机构的效率机构的效率5-2 机械的自锁机械的自锁 因摩擦损失是不可避免的，故必有 0和 1。 机械的损失功(Wf)与输入功(Wd)的比值，5-1 机构的效率机构的效率1. 机械效率的概念及意义（1）机械效率 机械的输出功(Wr)与输入功(Wd)的比值，以表示。机械损失系数或损失率，以 表示。Wr/Wd1 1Wf/Wd（2）机械效率的意义 它是机械中的一个主要性能指标，机械效率反映了输入功在机械中的有效利用的程度，降耗节能是国民经济可持续发展的重要任务之一。2. 机械效率的确定（1）机械效率的计算确定1）以功表示的计算公式Wr/Wd1Wf/W

2、d2）以功率表示的计算公式Pr/Pd1Pf/Pd3）以力或力矩表示的计算公式F0/FM0/M即 理想驱动力实际驱动力理想驱动力矩实际驱动力矩G实际机械装置 理论机械装置 0 = Pr /Pd=GvG /FvF00 = GvG /F0vF =1vGvFF机构的效率机构的效率(2/10) 因其正行程实际驱动力为FGtan()，理想驱动力为F0Gtan，故例1 斜面机构已知 正行程 F Gtan()反行程 FGtan(-)现求 及 解 F0/Ftan/ tan() F0 /F tan/ tan()对吗？ 因其反行程实际驱动力为GF/tan()，理想驱动力为G0 F/tan，故G0/G tan()/

3、tan机构的效率机构的效率(3/10)（2）机械效率的实验测定机械效率的确定除了用计算法外，更常用实验法来测定，许多机械尤其是动力机械在制成后，往往都需作效率实验。机构的效率机构的效率(5/10) 对于正在设计和制造的机械，虽然不能直接用实验法测定其机械效率， 但是由于各种机械都不过是由一些常用机构组合而成的，而这些常用机构的效率又是可通过实验积累的资料来预先估定的（如表5-1 简单传动机构和运动副的效率）。 据此，可通过计算确定出整个机械的效率。机构的效率机构的效率(6/10)3. 机组的机械效率计算机组 由若干个机器组成的机械系统。 当已知机组各台机器的机械效率时，则该机械的总效率可由计算

4、求得。（1）串联 串联机组功率传动的特点是前一机器的输出功率即为后一机器的输入功率。串联机组的总机械效率为PrPd P1P2PdP1PkPk-1 12k 即串联机组总效率等于组成该机组的各个机器效率的连乘积。1k212kPdPrP1P2P1P2Pk-1Pk-1Pk=Pr机构的效率机构的效率(7/10) 只要串联机组中任一机器的效率很低，就会使整个机组的效率极低；且串联机器数目越多，机械效率也越低。 要提高并联机组的效率，应着重提高传动功率大的路线的效率。结论（2）并联 并联机组的特点是机组的输入功率为各机器的输入功率之和，而输出功率为各机器的输出功率之和。 PriPdiP11+P22+PkkP

5、1+P2+Pk 即并联机组的总效率与各机器的效率及其锁传动的功率的大小有关，且min ，或驱动力F的有效分力Ft总是小于其本身所能引起的最大摩擦力， 即FtFfmax此时，机械将发生自锁。机构的自锁机构的自锁(6/7)例 手摇螺旋千斤顶其反行程驱动力与阻抗力矩的关系为M /G=d2tan( -v)/2当M一定时，而G时，则 tan( -v)0又因机械自锁时，其摩擦力一方应大于或等于驱动力一方，举例机构的自锁机构的自锁(7/7)例2 斜面压榨机例3 偏心夹具故知其自锁的条件为 v。即 v三、发生自锁的条件（续）三、发生自锁的条件（续）例例 斜面压榨机斜面压榨机 该机构在当力该机构在当力P 撤去后

6、，在撤去后，在的作用下应该具有自锁性。的作用下应该具有自锁性。（1）求出当）求出当为驱动力时，该机为驱动力时，该机构的机械效率。（设各接触面的构的机械效率。（设各接触面的摩擦系数相同。）摩擦系数相同。）根据各接触面间的相对运根据各接触面间的相对运动及已知的摩擦角动及已知的摩擦角j j，将两，将两滑块所受的总反力作出。滑块所受的总反力作出。三、发生自锁的条件（续）三、发生自锁的条件（续）取滑块取滑块2为分离体，列出平为分离体，列出平衡方程式：衡方程式：P+R12+R32=0, 作作出力多边形，并由正弦定律出力多边形，并由正弦定律求得：求得：取滑块取滑块3为分离体，列出平为分离体，列出平衡方程衡方

7、程 Q+R13+R23=0, 可作出可作出力多边形并由正弦定律求得：力多边形并由正弦定律求得：j jj j cos)2sin(32 RPj jj j cos)2cos(23 RQv R32= -R23)2(j j PctgQ三、发生自锁的条件（续）三、发生自锁的条件（续）假想该机构中不存在摩擦假想该机构中不存在摩擦0 j jv理想驱动力：理想驱动力： PctgQ 0v该机构的效率：该机构的效率： j j j j tgtgctgctgQQ)2()2(0 0)2( j j tgj j 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。三、发生自锁的条件（续）三、发生

8、自锁的条件（续）3）偏心夹具的自锁条件）偏心夹具的自锁条件v应满足的条件：应满足的条件： 1ss2/ )sin(1j jDACs )sin(j j eOEsj jj jj j 2/ )sin()sin(De由几何关系得：由几何关系得：（1）将将s、s1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： 结论结论1）所谓机械具有自锁性，是说当它所受的驱动力作用于所谓机械具有自锁性，是说当它所受的驱动力作用于其某处或按某方向作用时是自锁的，而在另外的情况下其某处或按某方向作用时是自锁的，而在另外的情况下却是能够运动的。却是能够运动的。2）判定机构是否会自锁和在什么条件下发生自锁，可