第五章机械的效率及自锁 §5-1机构的效率 §5-2机械的自锁 返回
返回 第五章 机械的效率及自锁 §5-1 机构的效率 §5-2 机械的自锁
§5-1机构的效率 1.机械效率的概念及意义 (1)机械效率机械的输出功(M)与输入功(W心的比值 以功表示。 机械损失系数或损失率,机械的损失功()与输入功(W) 的比值,以ξ表示。 n=w/w W/L (2)机械效率的意义 机械效率反映了输入功在机械中的有效利用的程度,它是 机械中的一个主要性能指标,因摩擦损失是不可避免的,故必 有>0和m<1。 降耗节能是国民经济可持续发展的重要任务之
因摩擦损失是不可避免的，故必 有ξ >0和η <1。 机械的损失功(Wf )与输入功(Wd ) 的比值， §5-1 机构的效率 1. 机械效率的概念及意义 （1）机械效率 机械的输出功(Wr )与输入功(Wd )的比值， 以η表示。 机械损失系数或损失率， 以ξ 表示。 η＝Wr /Wd ＝1－W ＝1－ ξ f /Wd （2）机械效率的意义 它是 机械中的一个主要性能指标， 机械效率反映了输入功在机械中的有效利用的程度， 降耗节能是国民经济可持续发展的重要任务之一
机构的率(210) 2.机械效率的确定 (1)机械效率的计算确定 1)以功表示的计算公式 理论机械装置 n=W/Wa=1-wpwa 2)以功率表示的计算公式 n=Ppa=l-Ptpa n=Pr/Pd=GvG/FvE GvG/Fove=l 3)以力或力矩表示的计算公式 n=FF=MOM 即n=理想驱动力 理想驱动力矩 实际驱动力实际驱动力矩
2. 机械效率的确定 （1）机械效率的计算确定 1）以功表示的计算公式 η＝Wr /Wd＝1－Wf /Wd 2）以功率表示的计算公式 η＝Pr /Pd＝1－Pf /Pd 3）以力或力矩表示的计算公式 η＝F0 /F＝M0 /M 即 η ＝ 理想驱动力 实际驱动力 理想驱动力矩 实际驱动力矩 ＝ G 实际机械装置 η 理论机械装置 0 η = Pr /Pd=GvG /FvF 0 η0 = GvG /F0vF =1 vG vF F 机构的效率(2/10)
机构的故率(310) 例1斜面机构 已知正行程F=Gtan(a+q) 反行程F=Gtan(a+g) 现求及n 解因其正行程实际驱动力为F=Gtan(a+q),理想驱动力为 F0= gtand,故 n=Fo/F=tana tan(a+o) 1′=F/F=tano/tan(-) 对吗? 因其反行程实际驱动力为G=F/tan(-),理想驱动力为 G= F/tana,故 ′=GG=tan(-0)tano
因其正行程实际驱动力为F＝Gtan(α＋φ)，理想驱动力为 F0＝Gtanα，故 例1 斜面机构 已知 正行程 F ＝ Gtan(α＋φ) 反行程 F′＝Gtan(α＋φ) 现求 η及η ′ 解 η＝F0 /F＝tanα/ tan(α＋φ) η ＝F0 ′ ′/F＝tanα/ tan(α－φ) 对吗？ 因其反行程实际驱动力为G＝F ′ /tan(α－φ)，理想驱动力为 G0＝ F ′ /tanα，故 η′＝G0 /G＝ tan(α－φ)/ tanα 机构的效率(3/10)
机构的率(410) 例2螺旋机构 已知拧紧时M= Gd,tan(a+g,)/2 放松时M= Gd, tar(a-)2 现求n及n 解采用上述类似的方法,可得 拧紧时n=MM=tan/tan(a+0) 放松时n=Go/G=tan(a-0tana
例2 螺旋机构 已知 拧紧时 M ＝ Gd2 tan(α＋φv )/2 放松时 M′＝Gd2 tan(α－φv )/2 现求 η及η ′ 解 采用上述类似的方法，可得 拧紧时 η ＝ M0 /M ＝ tanα/ tan(α＋φv ) 放松时 η′＝G0 /G ＝ tan(α－φv )/ tanα 机构的效率(4/10)
机构的数率(5100 (2)机械效率的实验测定 机械效率的确定除了用计算法外,更常用实验法来测定, 许多机械尤其是动力机械在制成后,往往都需作效率实验。 现以蜗杆传动效率实验测定为例加以说明。 )实验装置 定子平衡杆 蜗轮 电机定子 制动轮 电机转 磅秤 X 联轴器 2R 蜗杆 千分表 皮带 砝码 弹性梁
（2）机械效率的实验测定 机械效率的确定除了用计算法外，更常用实验法来测定， 许多机械尤其是动力机械在制成后，往往都需作效率实验。 现以蜗杆传动效率实验测定为例加以说明。 1）实验装置 G F 2R Q 定子平衡杆 电机转子 电机定子 磅秤 千分表 弹性梁 砝码 皮带 蜗杆 制动轮 蜗轮 联轴器 机构的效率(5/10)
机构的数率(6100 2)实验方法 实验时,可借助于磅秤测定出定子平衡杆的压力F来确定出 主动轴上的力矩M,即M=Fl 同时,根据弹性梁上的千分表读数(即代表Q力),来确定 出制动轮上的圆周力F=Q-G,从而确定出从动轴上的力矩M从, M从=FR=(-G)R 该蜗杆的传动机构的效率公式为 1=P从P主=0从M从(O主M生)=M从(M主) 式中i为蜗杆传动的传动比。 对于正在设计和制造的机械,虽然不能直接用实验法测定其 机械效率,但是由于各种机械都不过是由一些常用机构组合而成 的,而这些常用机构的效率又是可通过实验积累的资料来预先估 定的(如表5-1简单传动机构和运动副的效率)。据此,可通过 计算确定出整个机械的效率
同时，根据弹性梁上的千分表读数（即代表Q力），来确定 出制动轮上的圆周力Ft ＝Q－G， 从而确定出从动轴上的力矩M从， M从＝FtR＝(Q－G)R 该蜗杆的传动机构的效率公式为 η ＝P从/P主 ＝ω从M从/(ω主M主)＝M从/(iM主) 式中 i为蜗杆传动的传动比。 对于正在设计和制造的机械，虽然不能直接用实验法测定其 机械效率，但是由于各种机械都不过是由一些常用机构组合而成 的，而这些常用机构的效率又是可通过实验积累的资料来预先估 定的（如表5-1 简单传动机构和运动副的效率）。 据此，可通过 计算确定出整个机械的效率。 2）实验方法 实验时，可借助于磅秤测定出定子平衡杆的压力F来确定出 主动轴上的力矩M主， 即 M主＝Fl 机构的效率(6/10)
机构的数率710) 3.机组的机械效率计算 机组由若干个机器组成的机械系统。 当已知机组各台机器的机械效率时,则该机械的总效率可 由计算求得。 (1)串联 串联机组功率传动的特点是前一机器的输出功率即为后一机 器的输入功率。 串联机组的总机械效率为 112…lk 即串联机组总效率等于组成该机组的各个机器效率的连乘积
3. 机组的机械效率计算 机组 由若干个机器组成的机械系统。 当已知机组各台机器的机械效率时，则该机械的总效率可 由计算求得。 （1）串联 串联机组功率传动的特点是前一机器的输出功率即为后一机 器的输入功率。 串联机组的总机械效率为 Pr Pd η ＝ P1 P2 Pd P1 … Pk Pk-1 ＝ ＝ η1η2…ηk 即串联机组总效率等于组成该机组的各个机器效率的连乘积。 η11 η22 ηkk Pd P1 P2 Pk-1 PPkr=Pr 机构的效率(7/10)
机构的数(8100 结论只要串联机组中任一机器的效率很低,就会使整个机 组的效率极低;且串联机器数目越多,机械效率也越低。 (2)并联 并联机组的特点是机组的输入功 率为各机器的输入功率之和,而输出 功率为各机器的输出功率之和。 72 P P11+P22+…+PMk P111P2 P P1+P2+..+Pk 即并联机组的总效率与各机器的效率及其锁传动的功率的大 小有关,且m<n<mi;机组的总效率主要取决于传动功率大 的机器的效率。 结论要提高并联机组的效率,应着重提高传动功率大的路 线的效率
只要串联机组中任一机器的效率很低，就会使整个机 组的效率极低；且串联机器数目越多，机械效率也越低。 要提高并联机组的效率，应着重提高传动功率大的路 线的效率。 结论 （2）并联 并联机组的特点是机组的输入功 率为各机器的输入功率之和，而输出 功率为各机器的输出功率之和。 η ＝ ∑Pri ∑Pdi P1η1+P2η2+…+Pkηk P1+P2+…+Pk ＝ 即并联机组的总效率与各机器的效率及其锁传动的功率的大 小有关，且ηmin< η < ηmax； 机组的总效率主要取决于传动功率大 的机器的效率。 结论 η11 η22 ηkk P1η1 P2η2 P2η2 P1 P2 Pk Pd 机构的效率(8/10)
机构的率(910) (3)混联 混联机组的机械效率计算步骤为 )现将输入功至输出功的路线弄清楚; 2)然后分别计算出总的输入功率∑P和总的输出功率∑P; 3)最后按下式计算其总机械效率。 1=∑P△
（3）混联 混联机组的机械效率计算步骤为 1）现将输入功至输出功的路线弄清楚； 2）然后分别计算出总的输入功率∑Pd和总的输出功率∑Pr； 3）最后按下式计算其总机械效率。 η ＝ ∑Pr /∑Pd 机构的效率(9/10)