文档介绍：第五章机械的效率和自锁
§5-1 机械的效率
§5-2 机械的自锁
湖南理工学院专用作者: 潘存云教授
作者:潘存云教授
重力功
动能增量
有害功
有效功
驱动功
ωm
t
ω
一、机械运转时的功能关系
§5-1 机械的效率

机械运转时,所有作用在机械上的力都要做功,由能量守恒定律知:所有外力之功等于动能增量

Wd―Wr―Wf±WG=E-0>0
输入功大于有害功之和。
Wd―Wr―Wf±WG= E-E0
a)启动阶段速度0→ω,动能0→E
启动
湖南理工学院专用作者: 潘存云教授
作者:潘存云教授
ωm
t
ω
稳定运转
启动
b)稳定运转阶段
在一个循环内有:
Wd―Wr―Wf= E-E0=0
②匀速稳定阶段ω=常数,任意时刻都有:
①变速稳定阶段ω在ωm上下
周期波动, ω(t)=ω(t+Tp)
WG=0, △E=0
→ Wd= Wr+Wf
Wd―Wr―Wf=E-E0=0
→ Wd=Wr+Wf
c)停车阶段ω→0
Wd―Wr―Wf±WG= E-E0<0
停止
输入功小于有用功与损失功之和。
输入功总是等于有用功与损失功之和。
湖南理工学院专用作者: 潘存云教授
二、机械的效率
机械在稳定运转阶段恒有:
比值Wr / Wd反映了驱动功的有效利用程度,
称为机械效率。
η=Wr / Wd
用功率表示:η=Nr / Nd
分析:η总是小于 1,当Wf 增加时将导致η下降。
设计机械时,尽量减少摩擦损失,措施有:
Wd= Wr+Wf
b)考虑润滑
c)合理选材
=1-Wf /Wd
=(Wd-Wf) /Wd
=(Nd-Nf) /Nd
=1-Nf /Nd
a)用滚动代替滑动
湖南理工学院专用作者: 潘存云教授
作者:潘存云教授
F
vF
F0
vG
G
机械
用力的比值表示:
=G vG /F vF
η=Nr / Nd
对理想机械,有理想驱动力F0
η0=Nr / Nd = G vG /F0 vF
代入得: η=F0 vF / F vF=F0 / F
用力矩来表示有:η=Md0 / Md
=1
同理:当驱动力P一定时,理想工作阻力Q0为:
G0 vG / F vF=1
得: η=G vF /G0 vF=G / G0
用力矩来表示有:η=M G/ MG0
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重要结论:
计算螺旋副的效率:
拧紧:
理想机械: M0=d2 G tg(α) / 2
η=M0 / M
拧松时,驱动力为G,M’为阻力矩,则有:
实际驱动力: G=2M’/d2 tg(α-φv )
理想驱动力: G0=2M’/d2 tg(α)
∴η’=G0/G
以上为计算方法,工程上更多地是用实验法测定η,表5-2列出由实验所得简单传动机构和运动副的机械效率(P123-P124)。
=tg(α)/tg(α+φv )
=tg(α-φv ) / tg(α)
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表5-2 简单传动机械和运动副的效率
名称
传动形式
效率值
备注
圆柱齿轮传动
6~7级精度齿轮传动 ~ 良好跑合、稀油润滑
8级精度齿轮传动稀油润滑
9级精度齿轮传动稀油润滑
切制齿、开式齿轮传动 ~ 干油润滑
铸造齿、开式齿轮传动 ~
圆锥齿轮传动
6~7级精度齿轮传动 ~ 良好跑合、稀油润滑
8级精度齿轮传动 ~ 稀油润滑
切制齿、开式齿轮传动 ~ 干油润滑
铸造齿、开式齿轮传动 ~
蜗杆传动
自锁蜗杆 ~
单头蜗杆 ~
双头蜗杆 ~ 润滑良好
三头、四头蜗杆 ~
圆弧面蜗杆 ~
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续表5-2 简单传动机械和运动副的效率
名称
传动形式
效率值
备注
带传动
平型带传动 ~
滑动轴承
球轴承稀油润滑
滚子轴承稀油润滑
滑动螺旋 ~
滚动螺旋 ~
V型带传动 ~
套筒滚子链
无声链
链传动
平摩擦轮传动 ~
摩擦轮传动
润滑良好
槽摩擦轮传动 ~
润滑不良
润滑正常
液体润滑
滚动轴承
螺旋传动
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作