機(jī)械原理課件第5章機(jī)械的效率與自鎖.ppt

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1、第五章機(jī)械的效率和自鎖§5－1機(jī)械的效率§5－2機(jī)械的自鎖作者：潘存云教授重力功動(dòng)能增量有害功有效功驅(qū)動(dòng)功ωmtω一、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的功能關(guān)系§5－1機(jī)械的效率1.動(dòng)能方程機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所有作用在機(jī)械上的力都要做功，由能量守恒定律知：所有外力之功等于動(dòng)能增量2.機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)Wd―Wr―Wf±WG=E－0>0輸入功大于有害功之和。Wd―Wr―Wf±WG=E－E0a)啟動(dòng)階段速度0→ω,動(dòng)能0→E啟動(dòng)作者：潘存云教授ωmtω穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)b)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段在一個(gè)循環(huán)內(nèi)有：Wd―Wr―Wf=E－E0＝0②勻速穩(wěn)定階段ω＝常數(shù)，任意時(shí)刻都有：①變速

2、穩(wěn)定階段ω在ωm上下周期波動(dòng),ω(t)=ω(t+Tp)WG=0,△E=0→Wd=Wr+WfWd―Wr―Wf=E－E0＝0→Wd=Wr＋Wfc)停車階段ω→0Wd―Wr―Wf±WG=E－E0<0停止輸入功小于有用功與損失功之和。輸入功總是等于有用功與損失功之和。二、機(jī)械的效率機(jī)械在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段恒有:比值Wr/Wd反映了驅(qū)動(dòng)功的有效利用程度，稱為機(jī)械效率。η＝Wr/Wd用功率表示：η＝Nr/Nd分析：η總是小于1，當(dāng)Wf增加時(shí)將導(dǎo)致η下降。設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，盡量減少摩擦損失，措施有：Wd=Wr+Wfb)考慮潤(rùn)滑c)合理選材＝1－Wf/Wd

3、＝(Wd－Wf)/Wd＝(Nd－Nf)/Nd＝1－Nf/Nda)用滾動(dòng)代替滑動(dòng)作者：潘存云教授FvFF0vGG機(jī)械用力的比值表示：＝GvG/FvFη＝Nr/Nd對(duì)理想機(jī)械，有理想驅(qū)動(dòng)力F0η0＝Nr/Nd=GvG/F0vF代入得:η＝F0vF/FvF＝F0/F用力矩來(lái)表示有：η＝Md0/Md＝1同理：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力P一定時(shí)，理想工作阻力Q0為：G0vG/FvF＝1得：η＝GvF/G0vF＝G/G0用力矩來(lái)表示有：η＝MG/MG0重要結(jié)論：計(jì)算螺旋副的效率：擰緊：理想機(jī)械：M0＝d2Gtg(α)/2η＝M0/M擰松時(shí)，驅(qū)動(dòng)力為G，M’為

4、阻力矩，則有：實(shí)際驅(qū)動(dòng)力：G=2M’/d2tg(α-φv)理想驅(qū)動(dòng)力：G0=2M’/d2tg(α)∴η’＝G0/G以上為計(jì)算方法，工程上更多地是用實(shí)驗(yàn)法測(cè)定η，表5－2列出由實(shí)驗(yàn)所得簡(jiǎn)單傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)副的機(jī)械效率(P123-P124)。＝tg(α)/tg(α＋φv)＝tg(α-φv)/tg(α)表5-2簡(jiǎn)單傳動(dòng)機(jī)械和運(yùn)動(dòng)副的效率名稱傳動(dòng)形式效率值備注圓柱齒輪傳動(dòng)6~7級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.98~0.99良好跑合、稀油潤(rùn)滑8級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.97稀油潤(rùn)滑9級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.96稀油潤(rùn)滑切制齒、開式齒輪傳動(dòng)0.94~0.96干油潤(rùn)滑鑄造

5、齒、開式齒輪傳動(dòng)0.9~0.93圓錐齒輪傳動(dòng)6~7級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.97~0.98良好跑合、稀油潤(rùn)滑8級(jí)精度齒輪傳動(dòng)0.94~0.97稀油潤(rùn)滑切制齒、開式齒輪傳動(dòng)0.92~0.95干油潤(rùn)滑鑄造齒、開式齒輪傳動(dòng)0.88~0.92蝸桿傳動(dòng)自鎖蝸桿0.40~0.45單頭蝸桿0.70~0.75雙頭蝸桿0.75~0.82潤(rùn)滑良好三頭、四頭蝸桿0.80~0.92圓弧面蝸桿0.85~0.95續(xù)表5-2簡(jiǎn)單傳動(dòng)機(jī)械和運(yùn)動(dòng)副的效率名稱傳動(dòng)形式效率值備注帶傳動(dòng)平型帶傳動(dòng)0.90~0.98滑動(dòng)軸承球軸承0.99稀油潤(rùn)滑滾子軸承0.98稀油潤(rùn)滑滑動(dòng)螺旋

6、0.30~0.80滾動(dòng)螺旋0.85~0.95V型帶傳動(dòng)0.94~0.96套筒滾子鏈0.96無(wú)聲鏈0.97鏈傳動(dòng)平摩擦輪傳動(dòng)0.85~0.92摩擦輪傳動(dòng)潤(rùn)滑良好槽摩擦輪傳動(dòng)0.88~0.900.94潤(rùn)滑不良0.97潤(rùn)滑正常0.99液體潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承螺旋傳動(dòng)作者：潘存云教授復(fù)雜機(jī)械的機(jī)械效率計(jì)算方法：1.)串聯(lián)：2.)并聯(lián)總效率η不僅與各機(jī)器的效率ηi有關(guān)，而且與傳遞的功率Ni有關(guān)。設(shè)各機(jī)器中效率最高最低者分別為ηmax和ηmin則有：NdNkN1N2Nk-112kN1N2NkN’1N’2N’k12kNdNrηmin<η<ηmax作者

7、：潘存云教授NdNkN1N212N”rN’r作者：潘存云教授NdNkN1N2N’d2N”d2N”d3N’d3N’rN”r123‘3“4‘4“N1N2N’d2N”d2N”d3N’d3N’rN”r123‘3“4‘4“NdNk3.)混聯(lián)先分別計(jì)算，合成后按串聯(lián)或并聯(lián)計(jì)算。作者：潘存云教授Nr并聯(lián)計(jì)算串聯(lián)計(jì)算N”rN’r串聯(lián)計(jì)算作者：潘存云教授摩擦錐v2121無(wú)論F多大，滑塊在P的作用下不可能運(yùn)動(dòng)→發(fā)生自鎖。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的作用線落在摩擦錐內(nèi)時(shí)，則機(jī)械發(fā)生自鎖。法向分力：Fn=Fcosβ§5－2機(jī)械的自鎖水平分力：Ft=Fsinβ正壓力：N2

8、1=Fn最大摩擦力：Fmax=fN21當(dāng)β≤φ時(shí),恒有：工程意義：設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，應(yīng)避免在運(yùn)動(dòng)方向出現(xiàn)自鎖，而有些機(jī)械要利用自鎖進(jìn)行工作(如千斤頂?shù)?。分析平面移動(dòng)副在驅(qū)動(dòng)力P作用的運(yùn)動(dòng)情況：N21Ft≤Fmax=Fntgβ=FntgφφF21FR21PβFtPn