第5章机械的效率和自锁.pptx
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1、徐州工程学院第五章第五章 机械的效率和自锁机械的效率和自锁 (Efficiency and Self-lock of Machinery)徐州工程学院51 机械的效率机械的效率 一、功一、功(work)的概念的概念 作用在机械上的力可分为:驱动力、生产阻力和有害阻力。这些力所作的功分别称为驱动功、有效功、损失功。驱动功驱动功(输入功输入功)Wd:机械运转时,作用在机械上的驱动力所作的功。有效功有效功(输出功输出功)Wr:克服生产阻力所作的功。损失功损失功Wf:克服有害阻力所作的功。机械在稳定运转时,有:Wd=Wr+Wf徐州工程学院二、机械效率的计算方法二、机械效率的计算方法 输出功和输入功的比
2、值,称为机械效率,它反映了输入功在机械中有效利用有效利用的程度,用表示。1、用功的比值功的比值表示:=Wr/Wd=(Wd-Wf)/Wd=1-Wf/Wd2、用功率的比值功率的比值表示:=Nr/Nd=1-Nf/Nd(Nd、Nr、Nf分别为输入、输出、损失功率)机械的损失功(率)与输入功(率)的比值,称为机机械损失系数械损失系数(损失率损失率),用表示。=Wf/Wd=Nf /Nd=1-即:徐州工程学院 在实际机械中,Wf、Nf0=Wf/Wd=Nf /Nd=1-0,1且随Wf、Nf 、在设计机械时,为了提高,应尽量减少摩擦损失。为此,应设法减少运动副中的摩擦,可采取:滚动代替滑动、选用适当的润滑剂、合
3、理选用运动副元素及其材料。3、用力的比值力的比值表示:如图5-1所示为一机械传动装置的示意图。设F为驱动力,G为生产阻力,VF、VG分别为F、G的作用点沿力作用线方向的分速度。图5-1徐州工程学院图5-1根据效率计算式,可得:=Nr/Nd=GVG/(FVF)设想在该机械中不存在摩擦,这样的机械称为理想机械。这时为了克服同样的生产阻力G,其所需的驱动力为F0(称为理想驱动力),显然就不再需要像F那么大了。因为对理想机械来说,其效率应:0=1。故得:0=GVG/(F0VF)=1 GVG=F0VF代入上式,得:=F0VF/FVF=F0/F=理想驱动力/实际驱动力此式说明:机械效率等于在克服同样生产阻
4、力G的情况下,理想驱动力F0与实际驱动力F的比值。徐州工程学院4、用力矩的比值力矩的比值表示:=M0/M=理想驱动力矩/实际驱动力矩 式中:M0、M分别表示克服同样生产阻力所需的理想驱动力矩、实际驱动力矩。机械效率的确定,除了用计算方法之外,更常用实验方法来测定。有关机构和运动副的机械效率见P69表5-1。徐州工程学院例题分析:例题分析:例1、图4-3、4-4所示的斜面机构中,求其正、反行程的机械效率。图4-3图4-4解:正行程(滑块沿斜面上升)时:F=G tan(+)实际驱动力为:不考虑摩擦时,理想驱动力为:F0=G tan=F0/F=tan/tan(+)反行程(滑块沿斜面下降),注意注意此
5、时载荷G为驱动力:F =G tan(-)G=F cot(-)G0=F cot =G0/G=tan(-)/tan 徐州工程学院例2、图4-5所示的螺旋机构中,求拧紧螺母和放松螺母时,机械的效率。图4-5解:拧紧螺母拧紧螺母(即螺母逆着载荷向上运动)时:实际驱动力矩为:不考虑摩擦时,理想驱动力矩为:=M0/M=tan/tan(+)放松螺母放松螺母(即螺母顺着载荷向下运动)时,注意此时载荷G为驱动力:M=G d2 tan(-)/2 G=2 M/d2 cot(-)G0=2 M/d2 cot=G0/G=tan(-)/tanM=G d2 tan(+)/2M0=G d2 tan/2徐州工程学院三、机械系统的
6、效率三、机械系统的效率 上述机械效率及计算是指一个机构或一台机器的效率。对于由许多机构或机器组成的机械系统的效率,可根据机械系统的联接方式(串联、并联、混联)来计算。1、串联、串联如图5-2所示为k个机器串联组成的机械系统。图5-2 设各机器的机械效率分别为1、2、k,该机械系统的输入功率为Pd,输出功率为Pk。功率在传递过程中,前一台机器的输出功率为后一台机器的输入功率。徐州工程学院则该机械系统的机械效率为:=Pk/Pd=P1/PdP2/P1P3/P2Pk/Pk-1=123k 串联机械系统的总效率等于该系统中各台机器效率的连乘积。由此可见,只要串联机械系统中有一台机器的效率很低,就会使整个机
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