机械原理机械效率第十章 机器的机械效率
(一)教学要求
理解机器效率和自锁的概念,掌握效率的计算
(二)教学的重点与难点
效率的计算,自锁的条件
(三)教学内容
§10-1 机器的运动和功能的关系
一、机器的功能方程
由能量守恒定律得,机器运动的某一时间间隔内,所有外力与内力作功之和等于机器功能的改变。
Wd——输入功 Wr——输出功 Wf——损失功
二、机器运动的全时期 (主轴)
1、起动时期:0→Wh E>E0 时间短
∴
2、稳定运动时期(时间长,机器真正工作的阶段)
(1)变速稳定运动 ...
第十章 机器的机械效率
(一)教学要求
理解机器效率和自锁的概念,掌握效率的计算
(二)教学的重点与难点
效率的计算,自锁的条件
(三)教学内容
§10-1 机器的运动和功能的关系
一、机器的功能方程
由能量守恒定律得,机器运动的某一时间间隔内,所有外力与内力作功之和等于机器功能的改变。
Wd——输入功 Wr——输出功 Wf——损失功
二、机器运动的全时期 (主轴)
1、起动时期:0→Wh E>E0 时间短
∴
2、稳定运动时期(时间长,机器真正工作的阶段)
(1)变速稳定运动 TP为一个运动循环
在TP首末,
在TP内,
(2)匀速稳定运动
任一时间间隔内:
(3)停车时期:
。
§10-2 机器的机械效率和自锁
一、机器的机械效率
讨论稳定运动时期:
——损失系数
——机器的机械效率,效率
变速稳定运动:(在一个运动循环中讨论效率的)
在TP内任一间隔:
∴
此时
瞬时效率
在整个TP内:
,
循环效率——机器真正的效率
匀速稳定运动:真正的效率即每一瞬时的效率。
两种功之比 两种功率之比
在一般情况下,机构中的驱动力和阻力为常数,有必要研究效率能否用力(力矩)表示。
匀速运转的起重装置示意图
(1)
设该装置内不存在有害阻力的理想机器,
F0——对应于Q的理想驱动力;
Q0——对应于F的理想有效阻力。
∴
代入(1)式
力矩:
由单一机构组成的机器,它的效率数据在一般
手册中可以查到,对于由若干机构组成的复杂机器,全机的效率可由各个机构的效率计算出来,具体的计算
按联接方式的不同分为三种情况。(见P409-P410,自学)
二、机器的自锁
1、自锁的条件:
∵
∴
若
,则
(1)若机器原来就在运动,那它仍能运动,但此时
,∴机器不作任何有用的功,机器的这种运动称空转。
(2)若机器原来就不动,无论驱动力为多大,它所作的功(输入功)总是刚好等于摩擦阻力所作的功,没有多余的功可以变成机器的功能,∴机器总不能不运动,即发生自锁(
)。
若
∴
,机器必定发生自锁。
综合两种情况,机器自锁条件:
(
:有条件的自锁)
2、机器的运动行程
正行程:驱动力作用在原动件时,运动从原动件向从动件传递过程
反行程:将正行程的生产阻力作为驱动力,运动从动件→原动件(正、反行程原动件和从动件刚好对调)
3、正行程
反行程
①
(表示正、反行程时机器都能运动)
②
(反行程发生自锁)
自锁机构:凡使机器反行程自锁的机构
§10-3 瞬时效率计算及自锁分析示例
一、斜面传动
已知:f,Q(包括重力)
求:A等速上升与等速下降时,水平力F的大小,该斜面的效率及其自锁条件
解:1、滑块上升
F为驱动力,Q为生产阻力
考虑A的平衡:
若A、B无摩擦,
,理想驱动力F。
上升:
2、滑块下降:
Q为驱动力,
为生产阻力
若A、B无摩擦,
,理想生产阻力
下滑:
(斜面机构在应用时,一般上升——正行程,上般下降——反行程)
讨论:
,
。当
一定,
,
是
的函数,且
正行程:
,
,自锁。不自锁:
反行程:
,
,自锁。
二、螺旋传动的效率(研究螺旋传动时,假定螺杆螺母之间的正压力是作用在平均半径为r0的螺旋线上。如果忽略各圆柱面上螺旋线升角的差异,当将螺旋的螺纹展开后,得连续斜面)
,A、B间
螺母A沿轴线移动方向与Q相反对,(拧紧螺母)螺旋传动相当于滑块上升。
∴
∴
相反:当螺母A沿轴线移动方向与Q相同时(按松螺母),螺旋传动相当于滑块下降
2、三角螺纹:
相当于楔形滑块与楔形槽的作用。
代替
,
,
由图:
(
—三角螺纹的半顶角)
∴
,三角螺纹摩擦大,效率低,应用于联接的螺旋,
方螺纹应用于传递运动和动力的螺旋。
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