15機(jī)械的效率和自鎖222

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第五章機(jī),械,械的效率和,自,自鎖,5-1,機(jī)械的效率,關(guān)于機(jī)械系,統(tǒng),統(tǒng)中，輸入功、輸出功、損失功的解釋：,輸入功,在一個機(jī)械,系,系統(tǒng)中，驅(qū),動,動力（或驅(qū),動,動力矩）所,作,作的功,稱為輸入功,，,，用,W,d,表示,;,輸出功,在一個機(jī)械,系,系統(tǒng)中，克,服,服工作阻力,（,（或驅(qū)動力,矩,矩）所,作的功，稱,為,為輸出功，,用,用,W,r,表示,;,損失功,在一個機(jī)械,系,系統(tǒng)中，克,服,服有害阻力,（,（如摩擦阻,力,力、空）,氣阻力等）,所,所作的功，,稱,稱為損失功,，,，用,W,f,表示

2、,;,機(jī)械在穩(wěn)定,運(yùn),運(yùn)轉(zhuǎn)時期，輸入功等于輸出功與損耗功之和，即：,以功率的形,式,式表示，則,有,有：,將上式等號,兩,兩邊同除以,輸,輸入功率,N,d,得：,令式中,:,得到機(jī)械效,率,率的表達(dá)式,為,為：,令：,機(jī)械損失系數(shù),由于機(jī)械摩,擦,擦不可避免,，,，故必有：,效率恒小于一,圖,5-1,為機(jī)械傳動,裝,裝置的示意,圖,圖,設(shè),F,為驅(qū)動力，,G,為生產(chǎn)阻力,，,，,V,F,、,V,G,分別為,F,、,G,作用點(diǎn)沿該,力作用線方,向,向的分速度,，,，其效率,為：,為了將上式,簡,簡化，引入理想機(jī)械的概念，即,在,在理想機(jī)械,中,中,不存在摩擦,，,，當(dāng)工作阻,力,力為,G,時，所

3、需的,驅(qū),驅(qū)動力為理,想,想驅(qū)動力,F,0,由于理想機(jī),械,械不存在摩,擦,擦，顯然理,想,想驅(qū)動力,F,0,小于實(shí)際驅(qū),動,動,力,F,，此時機(jī)械,的,的效率為：,（,a,）,（,b,）,將（,b,）代入（,a,）中,（,a,）,（,b,）,如用力矩表,示,示，則有：,（,c,）,（,d,）,綜合（,c,）、（,d,），可得到,：,：,理想驅(qū)動力,實(shí)際驅(qū)動力,=,理想驅(qū)動力矩,實(shí)際驅(qū)動力矩,效率也可用,阻,阻力或租力,矩,矩表示為：,理想工作阻力,實(shí)際工作阻力,=,實(shí)際工作阻力矩,理想工作阻力矩,小結(jié)：,用驅(qū)動力或,驅(qū),驅(qū)動力矩表,示,示的效率公,式,式為：,用工作阻力,或,或工作阻力,矩,

4、矩表示的效,率,率公式為：,理想驅(qū)動力、理想驅(qū)動力矩；,實(shí)際驅(qū)動力、實(shí)際驅(qū)動力矩；,理想工作阻力、理想工作阻力矩；,實(shí)際工作阻力、實(shí)際工作阻力矩；,以上為機(jī)械,效,效率的計(jì)算,法,法，但在實(shí),際,際設(shè)計(jì)中，,更,更常用到的,是,是,實(shí)驗(yàn)法和經(jīng),驗(yàn),驗(yàn)法，即確,定,定機(jī)械效率,的,的三種方法,分,分別為：,計(jì)算法,經(jīng)驗(yàn)法,實(shí)驗(yàn)法,適用于創(chuàng)新,機(jī),機(jī)器產(chǎn)品、,無,無經(jīng)驗(yàn)可循,的,的效率確定,；,；,適用于傳統(tǒng),機(jī),機(jī)械產(chǎn)品設(shè),計(jì),計(jì)。,三種不同機(jī),器,器組合的效,率,率計(jì)算,（,1,）串聯(lián)組合,機(jī),機(jī)器的效率,計(jì),計(jì)算,（,2,）并聯(lián)組合,機(jī),機(jī)器的效率,計(jì),計(jì)算,（,3,）混聯(lián)組合,機(jī),機(jī)器的效

5、率,計(jì),計(jì)算,（,1,）串聯(lián)組合,機(jī),機(jī)器的效率,計(jì),計(jì)算,1,2,K,總效率,為各機(jī)器效,率,率的連乘積,。,。即：,串聯(lián)組合機(jī),器,器傳遞功率,的,的特點(diǎn)：,前一機(jī)器的,輸,輸出功率為,后,后一機(jī)器的,輸,輸入功率。,串聯(lián)機(jī)器中,任,任一機(jī)器的,效,效率很低，,都,都會使整部,機(jī),機(jī)器的效率,很,很低；,串聯(lián)的機(jī)器,數(shù),數(shù)目越多，,效,效率越低。,串聯(lián)組合機(jī),器,器的總效率,3,（,2,）并聯(lián)組合,機(jī),機(jī)器的效率,計(jì),計(jì)算,各機(jī)器的輸,入,入功率為：,P,1,、,P,2,P,K,，,并聯(lián)機(jī)組的,特,特點(diǎn)：,機(jī)組的輸入,功,功率為各機(jī),器,器輸入功率,之,之和；,機(jī)組的輸出,功,功率為各機(jī),

6、器,器輸出功率,之,之和；,并聯(lián)組合機(jī),器,器的總效率,機(jī)器的輸出功率,機(jī)器的輸入功率,輸出功率為,：,：,（,3,）混聯(lián)組合,機(jī),機(jī)器的效率,計(jì),計(jì)算,2,1,混聯(lián)組合機(jī),器,器的總效率,串聯(lián)機(jī)構(gòu)的,效,效率,并聯(lián)機(jī)構(gòu)的,效,效率,Q,1,2,2,3,4,5,例,1,在圖示的電,動,動卷揚(yáng)機(jī)中,，,，已知其每,一,一對齒輪的,效,效率,12,、,2,以及鼓輪的,效,效率,4,均為,0.95,，滑輪的效,率,率,5,為,0.96,，載荷,Q=50000N,。其上升的,速,速度,V=12m/min,求電機(jī)的功,率,率？,解：該機(jī)構(gòu)為串,聯(lián),聯(lián)機(jī)構(gòu),串聯(lián)機(jī)構(gòu)的,總,總效率各級,效,效率的連乘,積,

7、積，故機(jī)構(gòu),總,總效率：,求機(jī)構(gòu)的工,作,作功率,載荷上升的,速,速度：,機(jī)構(gòu)的工作,功,功率為：,3.,電機(jī)的功率,為,為：,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,例,2,減速箱如圖,所,所示，已知,每,每一對圓柱,齒,齒輪和圓錐,齒,齒輪的效率,分,分別為,0.95,和,0.92,求其總效率,。,解：,1.,分析傳動路,線,線。減速箱分兩,路,路輸出：,電機(jī),齒輪,1,、,2,3,、,4,5,、,6,7,、,8,電機(jī),齒輪,1,、,2,、,10,11,、,12,13,、,14,2.,每一路的總,效,效率分別為,：,：,3.,整個機(jī)構(gòu)的,總,總效率為：,1,2,3

8、,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,例,3,在圖示的滾,柱,柱傳動機(jī)構(gòu),中,中，已知其,局,局部效率,1-2,0.95,，,3-4,=,5-6,=,7-8,=,9-10,=0.93,求該機(jī)構(gòu)的,效,效率,。,解：,1.,分析機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)為混,聯(lián),聯(lián)機(jī)構(gòu),串聯(lián)部分：,圓,圓柱齒輪,1,、,2,并聯(lián)部分：,錐,錐齒輪,3,、,4,；,5,、,6,；,7,、,8,；,9,、,10,。,2.,分別計(jì)算效,率,率,（,1,）串聯(lián)部分,：,：,（,2,）并聯(lián)部分,：,：,3.,總效率,例,5-1,在圖,5-4,所示的機(jī)械傳動中，設(shè)各傳動機(jī)構(gòu)的效

9、率分別為,并已知輸出的功率分別為,求該機(jī)械傳動裝置的機(jī)械效率。,2,1,圖,5-4,解：,由于,1,、,2,、,3,、,4,為串聯(lián)，故,：,：,而機(jī),構(gòu),構(gòu),1,、,2,、,3,、,4,、,5,也為,串,串聯(lián),，,，故,：,：,機(jī)構(gòu),的,的總,效,效率,為,為：,/,/,5-2,機(jī)械,的,的自,鎖,鎖,自鎖,現(xiàn),現(xiàn)象,無論,物,物體,上,上作,用,用的,驅(qū),驅(qū)動,力,力有,多,多大,，,，在,摩,摩擦,力,力的,作,作用,下,下，,物,物體,都,都不,會,會沿,著,著驅(qū),動,動力,的,的方,向,向運(yùn),動,動，,這,這種,現(xiàn),現(xiàn)象,稱,稱作,自,自鎖,。,。,發(fā)生,自,自鎖,的,的條,件,件,1

10、.,平面,移,移動,副,副的,自,自鎖,條,條件,將,F,分解,為,為兩,個,個分,力,力,F,t,使物,體,體具,有,有向,右,右水,平,平滑,動,動趨,勢,勢,接觸,面,面給,滑,滑塊,的,的法,向,向反,力,力：,接觸,面,面給,滑,滑塊,的,的摩,擦,擦阻,力,力：,全反,力,力,F,R,與法,線,線,n-n,的夾,角,角為,，且有,：,：,驅(qū)動力的作用角，也稱傳動角,當(dāng)極,限,限摩,擦,擦力,F,fmax,大于,或,或等,于,于水,平,平,驅(qū)動,力,力,F,t,時，,滑,滑塊,靜,靜止,不,不動,。,。即,：,：,由于：,得出：,由上,述,述推,導(dǎo),導(dǎo)可,知,知，,平,平面,移,移動

11、,副,副的,自,自鎖,條,條件,為,為：,或：,結(jié)論：當(dāng),，無,論,論驅(qū),動,動力,F,如何,增,增大,，,，水,平,平驅(qū),動,動力,F,t,總是,小,小于,驅(qū),驅(qū)動,力,力,F,引起,的,的極,限,限摩,擦,擦力,F,fmax,，因,而,而不,能,能使,滑,滑塊,運(yùn)動,這就,是,是自,鎖,鎖現(xiàn),象,象。,自鎖,條,條件,：,：驅(qū)動,力,力,F,作用,在,在摩,擦,擦角,之內(nèi),。,。,在,F,作用,下,下，,滑,滑塊,勻,勻速,滑,滑動,（,（或,處,處于,臨,臨界,狀,狀態(tài),）,）；,在,F,作用,下,下（,F,必須,足,足夠,大,大）,，,，滑,塊,塊將,加,加速,滑,滑動,；,；,小結(jié),

12、：,：,（,1,）移動,副,副自,鎖,鎖條,件,件：,（,2,）在下,列,列三,種,種情,況,況下,：,：,如果,原,原來,在,在運(yùn),動,動，,將,將減,速,速直,至,至靜,止,止不,動,動,如果,原,原來,是,是靜,止,止的,，,，則,將,將仍,然,然保,持,持靜,止,止?fàn)?態(tài),態(tài),自鎖,狀,狀態(tài)（,）下滑,塊,塊的,不,不能,動,動，,前者,為,為幾,何,何條,件,件所,致,致，,后,后者,為,為力,不,不夠,大,大所,致,致。,非自,鎖,鎖狀,態(tài),態(tài)下（,）下滑,塊,塊的,不,不能,動,動,易混,淆,淆的,概,概念,點(diǎn),點(diǎn)：,2,2.,平面,轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)動,副,副的,自,自鎖,條,條件,當(dāng)作,

13、用,用在,軸,軸頸,1,上的,力,力,F,的作,用,用線,在摩,擦,擦圓,之,之內(nèi),時,時，,形,形成,自,自鎖,條,條件,：,：,無論,F,怎樣,增,增大,，,，都,不,不能,驅(qū),驅(qū)使,軸,軸頸,轉(zhuǎn)動,，,，此,即,即轉(zhuǎn),動,動副,的,的自,鎖,鎖現(xiàn),象,象。,小結(jié),:,軸頸,在,在,F,力作,用,用下,，,，勻,角,角速,度,度順,時,時針,轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)動,；,；,軸頸,在,在,F,力作,用,用下,（,（,F,足夠,大,大）,，,，順,時,時針,加,加速,轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)動,。,。,如果,原,原來,在,在轉(zhuǎn),動,動，,將,將減,速,速直,至,至靜,止,止不,動,動,如果,原,原來,是,是靜,止,止的,，,

14、，則,將,將仍,然,然保,持,持靜,止,止?fàn)?態(tài),態(tài),易混,淆,淆的,概,概念,點(diǎn),點(diǎn)：,前者,為,為幾,何,何條,件,件所,致,致，,后,后者,為,為力,不,不夠,大,大所,致,致。,1,F,F,F,自鎖,狀,狀態(tài)（,）下軸,頸,頸的,不,不能,轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)動,非自,鎖,鎖狀,態(tài),態(tài)下（,）下軸,頸,頸的,不,不能,轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)動,還可,從,從下,列,列角,度,度描,述,述自,鎖,鎖現(xiàn),象,象：,（,1,）從,效,效率,的,的角,度,度描,述,述自,鎖,鎖現(xiàn),象,象,自鎖,也,也可,以,以認(rèn),為,為是,摩,摩擦,力,力過,大,大，,克,克服,摩,摩擦,消,消耗,的,的功,率,率大,于,于,輸入,功,功率

15、,，,，即,N,f,N,d,由效,率,率公,式,式：,可知,當(dāng)自,鎖,鎖發(fā),生,生時,，,，,即：,用,用效,率,率描,述,述自,鎖,鎖的,結(jié),結(jié)論,為,為：,（,2,）從,工,工作,阻,阻力,的,的角,度,度描,述,述自,鎖,鎖現(xiàn),象,象,如果,希,希望,物,物體,在,在驅(qū),動,動力,下,下移,動,動（,或,或轉(zhuǎn),動,動）,只,只,有,有將,阻,阻力,Q,反方,向,向,作用,在,在物,體,體上,，,，否,則,則，,無,無論,驅(qū),驅(qū)動,力,力多,大,大，,物,物體,都,都不,會,會運(yùn),動,動。,即：,用,用工,作,作阻,力,力描,述,述自,鎖,鎖的,結(jié),結(jié)論,為,為：,本章,要,要點(diǎn),提,提示

16、,：,：,1.,效率,的,的一,般,般表,達(dá),達(dá)式,（,1,）用驅(qū),動,動力,（,（或,驅(qū),驅(qū)動,力,力矩,）,）表,示,示,理想驅(qū)動力,實(shí)際驅(qū)動力,=,理想驅(qū)動力矩,實(shí)際驅(qū)動力矩,（,2,）用阻,力,力（,或,或阻,力,力矩,）,）表,示,示,理想工作阻力,實(shí)際工作阻力,=,實(shí)際工作阻力矩,理想工作阻力矩,2.,三種,不,不同,機(jī),機(jī)器,組,組合,的,的效,率,率計(jì),算,算,（,1,）串,聯(lián),聯(lián)組,合,合機(jī),器,器的,效,效率,計(jì),計(jì)算,（,2,）并,聯(lián),聯(lián)組,合,合機(jī),器,器的,效,效率,計(jì),計(jì)算,（,3,）混,聯(lián),聯(lián)組,合,合機(jī),器,器的,效,效率,計(jì),計(jì)算,3.,自鎖,（,1,）移,動,動副,的,的自,鎖,鎖條,件,件,（,2,）轉(zhuǎn),動,動副,的,的自,鎖,鎖條,件,件,（,3,）用,效,效率,描,描述,自,自鎖,（,4,）從,工,工作,阻,阻力,描,描述,自,自鎖,本章,作,作業(yè),：,：,5-2,，,5-55-8,，,5-10,。,例圖示,滑,滑塊,在,在驅(qū),動,動力,P,作用,下,下沿,斜,斜面,上,上滑,（,（此,為,為正,行,行程,）,），,當(dāng)驅(qū),動,動力,由,由,P,