轴的端面必产生摩擦力矩.ppt

由于机械中摩擦的存在，损耗功或损耗功率不可能为零，故机械的效率总是小于1。 5.4.1.1 机械效率的定义 机械在稳定运转期间，输入功等于输出功与损耗功之和。 输出功和输入功的比值，反映了输入功在机械中的有效利用程度， 称为机械效率，通常以 表示。 或以功率表示，则有 5.4.1 机械的效率 如前所述，作用在机械上的力可分为驱动力、生产阻力和有害阻力三种。通常把驱动力所做的功称为驱动功或输入功 ，克服生产阻力所做之功称为输出功 ，而克服有害阻力所做的功称为损耗功 。 F vF vQ Q 传动装置 右图所示机械传动装置，F为驱动力，Q为生产阻力，vF 和vQ 分别为F和Q的作用点沿该力作用线 方向的速度，可知 对于理想机械有 从而可求出 同理，以力矩形式表达的机械效率 5.4.1.2 效率以力或力矩的形式表达 假设在该机械中不存在摩擦，称为理想机械。驱动力为理想驱动力 。 从另一角度讲，同样的驱动力F，理想机械所能克服的生产阻力Q0必大于实际机械所能克服的生产阻力Q。 对于理想机械有 从而可求出 同理，以力矩形式表达的机械效率 若干个机构或机器联接，组成机械系统的方式一般有串联、并联和混联三种，故机械系统的机械效率也有相应的三种不同计算方法。 1.串联 串联系统总效率为： 5.4.1.1 机械系统的效率 串联系统的总效率为各级效率之连乘积，总效率必小于该机组内任一级的效率，即 ，且组成系统的级数愈多其总效率愈低。 若各台机器的输入功率均相等，则 若各台机器的效率均相等，则 并联系统总效率为： 2.并联 显然有： 混联是指兼有串联和并联的混联式机械系统，其总效率为 3.混联 其中， ——为串联部分的效率， ——为并联部分的效率。 在实际机械中，由于摩擦的存在，有时会出现无论怎样增大驱动力都无法使原来静止的机械运动起来的现象，这种现象称为机械的自锁。 5.4.2 机械的自锁 移动副自锁条件为： 转动副自锁条件为: 而摩擦阻力为 驱动力的有效分力 发生自锁 当： 则： 图示转动副中： 而摩擦阻力矩为 将驱动力矩Md和径向载荷Q合成一集中载荷Q，则 发生自锁 当： 则： 5.4.2.1 从受力分析判断运动副的自锁 图示移动副中： 当机械出现自锁时，无论驱动力多大，都不能运动，从能量的观点来看，就是驱动力所做的功总是小于或等于由其所产生的摩擦力所做的功，即此时机械的效率总是小于或等于零。所以，机械的自锁条件可以表示为 值得注意，由于机械自锁时根本不能做功，故此时已没有通常效率的意义，其大小只表明机械自锁的可靠程度。上式只用于判断机械是否自锁及分析出现自锁的 条件，其大小仅表明机械自锁的程度。 5.4.2.2 用效率公式判断机构自锁 综上所述，机械是否发生自锁，与其驱动力作用线的方位有关。在移动副中，当驱动力作用在摩擦角之内时，将发生自锁；在转动副中，当驱动力作用于摩擦圆之内时，亦将发生自锁。一个机械是否发生自锁，可以通过分析组成机械的各环节的自锁情况来判断，只要组成机械的某一环节发生自锁，则该机械必发生自锁。 机械通常都有正、反两个行程，机械的正行程是指机械按照驱动力矩或驱动力作用方向运动，并克服生产阻力而输出有用功的行程；反之，称为机械的反行程。机械正、反两个行程的效率一般并不相同。设计机械时，为使机械能够实现预期的运动，其正行程的机械效率总是应大于零，避免在其所需要的运动方向上发生自锁；而反行程的机械效率根据实际使用场合的不同既可大于零也可小于等于零。反行程中效率小于零的机械或机构会在反行程中发生自锁，称为自锁机械或自锁机构。自锁机构，可以防止机械自发倒转或松脱，常用于各种夹具、螺栓连接、起重装置和压榨机等机械中。但值得指出，自锁机械在正行程中效率一般都较低，因此只宜用于传递功率较小的场合。对于传递功率较大的机械，常采用其它装置来防止倒转或松脱，以不致影响其正行程的机械效率。 由前面的分析可知，影响机械效率的主要原因为机械中的损耗，而损耗主要是由摩擦引起的。因此，为提高机械效率应采取措施减小机械中的摩擦。一般从设计、制造和使用维护方面考虑。 （1）尽量简化机械传动系统，采用最简单的机构来满足工作要求，使功率传递通过的运动副的数目越少越好。 （2）选择合适的运动副形式。如转动副易保证配合精度，效率高；移动副不易保证配合精度，效率较低且容易发