机械原理第5章机械的效率和自锁

机械在稳定运转阶段恒有:比值Wr/Wd反映了驱动功的有效利用程度，称为机械效率η＝Wr/Wd用功率表示：η＝Nr/Nd用力的比值表示η：

分析：η总是小于

1，当Wf

增加时将导致η下降。η＝Nr/Nd对理想机械，有理想驱动力P0设计机械时，尽量减少摩擦损失，措施有：η0＝Nr/Nd=

Q

vQ

/P0vp代入得:η＝P0vp/Pvp＝P0/P用力矩表示：η＝Md0

/MdWd=Wr+Wfb)考虑润滑c)合理选材PvpvQQ机械＝1－Wf/Wd

＝(Wd－Wf)/Wd＝(Nd－Nf)/Nd＝1－Nf/Nd

=

Q

vQ/P

vp＝1P0

a)用滚动代替滑动第五章机械的效率和自锁第一节机械的效率结论：计算螺旋副的效率：拧紧：

理想机械：M0＝d2Qtg(α

)/2

η＝M0/M拧松时，驱动力为Q，M’为阻力矩，则有：实际驱动力：

Q=2M’/d2tg(α-φv)理想驱动力：

Q0=2M’/d2tg(α)∴η’＝Q0/Q

以上为计算方法，工程上更多地是用实验法测定η

，下表列出由实验所得简单传动机构和运动副的机械效率＝tg(α)/tg(α＋φv)＝tg(α-φv)/tg(α

)PvpvQQ机械Q0表简单传动机械和运动副的效率名称传动形式效率值备注圆柱齿轮传动6~7级精度齿轮传动0.98~0.99

良好跑合、稀油润滑8级精度齿轮传动0.97

稀油润滑

9级精度齿轮传动0.96

稀油润滑

切制齿、开式齿轮传动0.94~0.96

干油润滑

铸造齿、开式齿轮传动0.9~0.93圆锥齿轮传动6~7级精度齿轮传动0.97~0.98

良好跑合、稀油润滑

8级精度齿轮传动0.94~0.97

稀油润滑切制齿、开式齿轮传动0.92~0.95

干油润滑

铸造齿、开式齿轮传动0.88~0.92蜗杆传动自锁蜗杆0.40~0.45单头蜗杆0.70~0.75双头蜗杆0.75~0.82

润滑良好三头、四头蜗杆0.80~0.92圆弧面蜗杆0.85~0.95续表简单传动机械和运动副的效率名称传动形式效率值备注带传动平型带传动0.90~0.98滑动轴承球轴承0.99

稀油润滑

滚子轴承0.98

稀油润滑

滑动螺旋0.30~0.80滚动螺旋0.85~0.95V型带传动0.94~0.96套筒滚子链0.96无声链0.97链传动平摩擦轮传动0.85~0.92摩擦轮传动润滑良好槽摩擦轮传动0.88~0.900.94

润滑不良0.97

润滑正常0.99

液体润滑滚动轴承螺旋传动复杂机械的机械效率计算方法：1.)串联：2.)并联总效率η不仅与各机器的效率ηi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ηmax和ηmin

则有：NdNkN1N2Nk-112kN1N2NkN’1N’2N’k12kNdNrηmin<η<ηmaxN1N2N’d2N”d2N”d3N’d3N’rN”r123‘3“4‘4“3.)混联先分别计算，合成后按串联或并联计算。NdNkN1N2N’d2N”d2N”d3N’d3N’rN”r123‘3“4‘4“N1N2N’d2N”d2N”d3N’d3N’rN”r123‘3“4‘4“NdNrN”rN’r串联计算NdNk并联计算串联计算

自锁的工程意义设计新机械时，应避免在运动方向出现自锁，而有些机械要利用自锁进行工作。第二节机械的自锁

无论P多大，滑块在P的作用下不可能运动－发生自锁。

当驱动力的作用线落在摩擦角（锥）内时，则机械发生自锁。12法向分力：

Pn=Pcosβ

水平分力：Pt=Psinβ正压力：

N21=Pn

最大摩擦力：Fmax=fN21当β≤φ时,恒有：分析平面移动副在驱动力P作用的运动情况：

PtN21PnPβ

Pt≤Fmax=Pntgβ

=PntgφφF21R2112对仅受单力P作用的回转运动副最大摩擦力矩为：Mf=Rρ当力P的作用线穿过摩擦圆(a<ρ)时，发生自锁。aPR＝Pρ

M=P·

a产生的力矩为：ODAB123应用实例：图示钻夹具在P力加紧，去掉P后要求不能松开，即反行程具有自锁性，由此可求出夹具各参数的几何条件为：在直角△ABC中有：在直角△OEA中有：该夹具反行程具有自锁条件为：s-s1≤ρ

esin(δ－φ)－(Dsinφ)/2≤ρ

s=OE

s1=ACss1ePφδR23EC若总反力R23穿过摩擦圆--发生自锁=(Dsinφ)/2

=esin(δ－φ)

φACBEOδ-φ

当机械出现自锁时，无论驱动力多大，都不能运动，从能量的观点来看，就是驱动力所做的功永远≤由其引起的摩擦力所做的功。即：设计机械时，上式可用于判断是否自锁及出现自锁条件。说明：

η≤0时，机械已不能动，外力根本不做功，η已失去一般效率的意义。仅表明机械自锁的程度。且η越小表明自锁越可靠。

上式意味着只有当生产阻力反向而称为驱动力之后，才能使机械运动。上式可用于判断是否自锁及出现自锁条件。

η≤0η＝Q0/Q≤0＝>Q≤0

举例：(1)螺旋千斤顶,螺旋副反行程(拧松)的机械效率为：≤0得自锁条件：tg(α-φv)≤0，η’＝tg(α-φv)/tg(α)α≤φvφv=8.7°f=0.15(2)斜面压榨机(设计参数，使其具有自锁性）力多边形中，根据正弦定律得：Pα132R32R13QR12Q=R23cos(α-2φ)/cosφQR13R23PR12R3290°+φ90°-α+2φα-φ90°-(α-φ)α-2φ90°-φv32R23R13+

R23+

Q=0大小：？？√方向：√√√R32+

R12+

P=0大小：√

？？方向：√√