机械原理第21讲课件

本讲教学内容◆机械的效率◆机械的自锁第九章平面机构力分析与机械的效率本讲教学目的◆能确定简单机械的机械效率和机构自锁的条件本讲重点：机械的效率的概念及机械的自锁和自锁的条件本讲教学内容◆机械的效率第九章平面机构力分析与机械的1§9-6机械的效率或一、各种功及其相互关系驱动功Wd（输入功）：作用在机械上的驱动力所作的功。有益功Wr（输出功）：克服生产阻力所作的功。损耗功Wf：克服有害阻力所作的功Wd＝Wr＋Wf二、机械效率h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。§9-6机械的效率或一、各种功及其相互关系驱动功W2将式Wd＝Wr＋Wf两边都除以t Nd、Nr、Nf分别为输入功率、输出功率和损耗功率。二、机械效率（续）Nd＝Nr＋Nf或：三、提高机械效率的方法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；2、减少运动副中的摩擦。将式Wd＝Wr＋Wf两边都除以t Nd、Nr3理想驱动力P0：理想机械中，克服同样的生产阻力Q，所需的驱动力。四、机械效率的计算1.一般公式:理想机械：不存在摩擦的机械。理想机械的效率

h0等于1，即：理想驱动力P0：理想机械中，克服同样的生产阻力Q，所需的驱4机械效率的统一形式：四、机械效率的计算（续）理想生产阻力Q0：理想机械中，同样的驱动力P所能克服生产阻力。

机械效率的统一形式：四、机械效率的计算（续）理想生产阻力Q5不考虑摩擦（=0）：四、机械效率的计算（续）2.螺旋机构的效率计算实例1）当螺母逆着载荷Q向上运动时：考虑摩擦：不考虑摩擦时：2）当螺母在载荷Q的作用下向下运动时：载荷Q为驱动力考虑摩擦时：不考虑摩擦（=0）：四、机械效率的计算（续）2.螺6该机组的机械效率为：串联机组的总效率等于组成该机组的各个机器的效率的连乘积。四、机械效率的计算（续）3.机组效率的计算1）串联串联的级数越多，系统的总效率越低。该机组的机械效率为：串联机组的总效率等于组成该机组的各个机器7总输出功率为:总效率为：四、机械效率的计算（续）2）并联总输入功率为：Nd

=N1+

N2+…+NkNr

=N1’+

N2’

+…+Nk’=N1h1

+

N2h2

+…+Nkhkhmin<

h

<

hmax

N1=

N2=…=Nk时

h1=

h2=…=hk时总输出功率为:总效率为：四、机械效率的计算（续）2）并联8则机组的总效率为:四、机械效率的计算（续）设机组串联部分的效率为h’，并联部分的效率为h’’3）混联则机组的总效率为:四、机械效率的计算（续）设机组9例1:解:如图所示为一输送辊道的传动简图。设已知一对圆柱齿轮传动的效率为0.95；一对圆锥齿轮传动的效率为0.92(均已包括轴承效率)。求该传动装置的总效率。此传动装置为一混联系统圆柱齿轮1、2、3、4为串联圆锥齿轮5-6、7-8、9-10、11-12为并联。此传动装置的总效率例1:解:如图所示为一输送辊道的传动简图。设已知一对圆柱齿轮10§9-7机械的自锁一、机械的自锁由于摩擦力的存在，无论驱动如何增大也无法使机械运动的现象。二、自锁现象的意义1）设计机械时，为了使机械实现预期的运动，必须避免机械在所需的运动方向发生自锁；2）一些机械的工作需要其具有自锁特性。§9-7机械的自锁一、机械的自锁由于摩擦力11垂直分力Pn：所能引的最大摩擦力三、发生自锁的条件1.滑块实例滑块1与平台2组成移动副。P为作用于滑块1上驱动力

，b为力P与滑块1和平台2接触面的法线nn之间的夹角，为摩擦角。力P分解为水平分力Pt和垂直分力Pn，有效分力Pt：推动滑块1运动的分力。当bj时，-----------自锁现象滑块1不会发生运动垂直分力Pn：所能引的最大摩擦力三、发生自锁的条件1.滑块12三、发生自锁的条件（续）2.转动副实例力P为作用在轴颈上的单一外载荷。当力P的作用线在摩擦圆之内（a<r）时力P对轴颈中心的力矩力P本身所能引起的最大摩擦力矩Mf=Rr=Pra<r

M<Mf

不论力P如何增大，也不能驱使轴颈转动。M=Pa------自锁现象三、发生自锁的条件（续）2.转动副实例力P为作用在轴颈上的13三、发生自锁的条件（续）3.一般条件

机械发生自锁时，无论驱动力多么大，都不能超过由它所产生的摩擦阻力。

h0当h=0时，机械处于临界自锁状态；当h<0时，其绝对值越大，表明自锁越可靠。驱动力所作的功，总是小于或等于由它所产生的摩擦阻力所作的功。

三、发生自锁的条件（续）3.一般条件机械发生自锁时14该千斤顶在物体重力的驱动下运动时的机械效率为：此即该千斤顶在物体重力作用下不致于自行反转的自锁条件。三、发生自锁的条件（续）4.实例1）螺旋千斤顶该千斤顶在物体重力的驱动下运动时的机械效率为：此即该千斤15三、发生自锁的条件（续）2）斜面压榨机

该机构在当力P撤去后，在Ｑ的作用下应该具有自锁性。（1）求出当Ｑ为驱动力时，该机构的机械效率。（设各接触面的摩擦系数相同。）①根据各接触面间的相对运动及已知的摩擦角j，将两滑块所受的总反力作出。三、发生自锁的条件（续）2）斜面压榨机该机构在当力16三、发生自锁的条件（续）②取滑块2为分离体，列出平衡方程式：P+R12+R32=0,作出力多边形，并由正弦定律求得：③取滑块3为分离体，列出平衡方程Q+R13+R23=0,可作出力多边形并由正弦定律求得：R32=-R23三、发生自锁的条件（续）②取滑块2为分离体，列出平衡方程式：17三、发生自锁的条件（续）④假想该机构中不存在摩擦理想驱动力：该机构的效率：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）④假想该机构中不存在摩擦理想驱动力：18三、发生自锁的条件（续）3）偏心夹具的自锁条件应满足的条件：由几何关系得：（1）将s、s1的值带入(1)式可得偏心夹具的自锁条件为：三、发生自锁的条件（续）3）偏心夹具的自锁条件应满足的条件：19三、发生自锁的条件（续）5.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。2）判定机构是否会自锁和在什么条件下发生自锁，可根据具体情况，视方便运用分析驱动力是否作用于摩擦角之内、或驱动力所能克服的阻抗力等于小于零的方法来解决。三、发生自锁的条件（续）5.结论1）所谓机械具有自锁性，是20本讲教学内容◆机械的效率◆机械的自锁第九章平面机构力分析与机械的效率本讲教学目的◆能确定简单机械的机械效率和机构自锁的条件本讲重点：机械的效率的概念及机械的自锁和自锁的条件本讲教学内容◆机械的效率第九章平面机构力分析与机械的21§9-6机械的效率或一、各种功及其相互关系驱动功Wd（输入功）：作用在机械上的驱动力所作的功。有益功Wr（输出功）：克服生产阻力所作的功。损耗功Wf：克服有害阻力所作的功Wd＝Wr＋Wf二、机械效率h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。§9-6机械的效率或一、各种功及其相互关系驱动功W22将式Wd＝Wr＋Wf两边都除以t Nd、Nr、Nf分别为输入功率、输出功率和损耗功率。二、机械效率（续）Nd＝Nr＋Nf或：三、提高机械效率的方法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；2、减少运动副中的摩擦。将式Wd＝Wr＋Wf两边都除以t Nd、Nr23理想驱动力P0：理想机械中，克服同样的生产阻力Q，所需的驱动力。四、机械效率的计算1.一般公式:理想机械：不存在摩擦的机械。理想机械的效率

h0等于1，即：理想驱动力P0：理想机械中，克服同样的生产阻力Q，所需的驱24机械效率的统一形式：四、机械效率的计算（续）理想生产阻力Q0：理想机械中，同样的驱动力P所能克服生产阻力。

机械效率的统一形式：四、机械效率的计算（续）理想生产阻力Q25不考虑摩擦（=0）：四、机械效率的计算（续）2.螺旋机构的效率计算实例1）当螺母逆着载荷Q向上运动时：考虑摩擦：不考虑摩擦时：2）当螺母在载荷Q的作用下向下运动时：载荷Q为驱动力考虑摩擦时：不考虑摩擦（=0）：四、机械效率的计算（续）2.螺26该机组的机械效率为：串联机组的总效率等于组成该机组的各个机器的效率的连乘积。四、机械效率的计算（续）3.机组效率的计算1）串联串联的级数越多，系统的总效率越低。该机组的机械效率为：串联机组的总效率等于组成该机组的各个机器27总输出功率为:总效率为：四、机械效率的计算（续）2）并联总输入功率为：Nd

=N1+

N2+…+NkNr

=N1’+

N2’

+…+Nk’=N1h1

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N2h2

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h

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hmax

N1=

N2=…=Nk时

h1=

h2=…=hk时总输出功率为:总效率为：四、机械效率的计算（续）2）并联28则机组的总效率为:四、机械效率的计算（续）设机组串联部分的效率为h’，并联部分的效率为h’’3）混联则机组的总效率为:四、机械效率的计算（续）设机组29例1:解:如图所示为一输送辊道的传动简图。设已知一对圆柱齿轮传动的效率为0.95；一对圆锥齿轮传动的效率为0.92(均已包括轴承效率)。求该传动装置的总效率。此传动装置为一混联系统圆柱齿轮1、2、3、4为串联圆锥齿轮5-6、7-8、9-10、11-12为并联。此传动装置的总效率例1:解:如图所示为一输送辊道的传动简图。设已知一对圆柱齿轮30§9-7机械的自锁一、机械的自锁由于摩擦力的存在，无论驱动如何增大也无法使机械运动的现象。二、自锁现象的意义1）设计机械时，为了使机械实现预期的运动，必须避免机械在所需的运动方向发生自锁；2）一些机械的工作需要其具有自锁特性。§9-7机械的自锁一、机械的自锁由于摩擦力31垂直分力Pn：所能引的最大摩擦力三、发生自锁的条件1.滑块实例滑块1与平台2组成移动副。P为作用于滑块1上驱动力

，b为力P与滑块1和平台2接触面的法线nn之间的夹角，为摩擦角。力P分解为水平分力Pt和垂直分力Pn，有效分力Pt：推动滑块1运动的分力。当bj时，-----------自锁现象滑块1不会发生运动垂直分力Pn：所能引的最大摩擦力三、发生自锁的条件1.滑块32三、发生自锁的条件（续）2.转动副实例力P为作用在轴颈上的单一外载荷。当力P的作用线在摩擦圆之内（a<r）时力P对轴颈中心的力矩力P本身所能引起的最大摩擦力矩Mf=Rr=Pra<r

M<Mf

不论力P如何增大，也不能驱使轴颈转动。M=Pa------自锁现象三、发生自锁的条件（续）2.转动副实例力P为作用在轴颈上的33三、发生自锁的条件（续）3.一般条件

机械发生自锁时，无论驱动力多么大，都不能超过由它所产生的摩擦阻力。

h0当h=0时，机械处于临界自锁状态；当h<0时，其绝对值越大，表明自锁越可靠。驱动力所作的功，总是小于或等于由它所产生的摩擦阻力所作的功。

三、发生自锁的条件（续）3.一般条件机械发生自锁时34该千斤顶在物体重力的驱动下运动时的机械效率为：此即该千斤顶在物体重力作用下不致于自行反转的自锁条件。三、发生自锁的条件（续）4.实例1）螺旋千斤顶该千斤顶在物体重力的驱动下运动时的机械效率为：此即该千斤35三、发生自锁的条件（续）2）斜面压榨机

该机构在当力P撤去后，在Ｑ的作用下应该具有自锁性。（1）求出当Ｑ为驱动力时，该机构的机械效