新疆大学：《机械原理》课程教学课件（PPT讲稿）第五章 机械的效率和自锁

本章内容简介 全五章柳灰的效等和自仙 5.1 机械的效率 5.2 机械的自锁 斯世大 XINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室拿

机原 理械 5.1 机械的效率 5.2 机械的自锁

,机械的效率 一、机械运转时的功能关系 1.动能方程 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： 启动 的和 Eo 驱动功 有效功 有害功 重力功 动能增量 2.机械的运转 a)启动阶段速度0→①，动能0→E WW.W±W=E-O0 输入功大于有害功之和。 斯世大学 KINJIANG UNIVERSITY 机城设计教研室拿】

机原 理械 一、机械运转时的功能关系 1.动能方程 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： 2.机械的运转 a)启动阶段 速度0→ω,动能0→E Wd―Wr―Wf±WG=E－0>0 输入功大于有害功之和。 驱动功 有效功 有害功 重力功 动能增量 Wd―Wr―Wf± WG = E－E0 ωm t ω 启动

1,机械的效率 鑫 b)稳定运转阶段 ①变速稳定阶段o 在o.上下周期波动， (t)=o(t+T,) Wc-0, △E-0 在一个循环内有： 启动稳定运转 停止 W-W,一WFE-E=0→W=W,tW ②匀速稳定阶段⊙=常数，任意时刻都有： Wa-W,一WE-E=0→W-W+W 输入功总是等于有用功与损失功之和。 c)停车阶段o*0 WaW=Wr±Wc=E-Eo<O 输入功小于有用功与损失功之和。 所世大浮 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室

机原 理械 b)稳定运转阶段 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 在一个循环内有： Wd―Wr―Wf= E－E0＝0→ Wd = Wr+Wf ②匀速稳定阶段ω＝常数，任意时刻都有： Wd―Wr―Wf=E－E0 ＝0→ Wd =Wr＋Wf 输入功总是等于有用功与损失功之和。 c)停车阶段 ω→0 Wd―Wr―Wf±WG= E－E0<0 输入功小于有用功与损失功之和。 ωm t ω 启动 稳定运转 停止

,机械的效率 二、机械的效率 机械在稳定运转阶段恒有：WFW+W, n=Wr/Wa=(Wa-W/Wa=1-Wr/Wa 比值W/W反映了驱动功的有效利用程度， 称为机械效率。 用功率表示：n=N,INa=(Na一N)Na =1-Nr/Nd 分析：n总是小于1，当W,增加时将导致n下降。 设计机械时，尽量减少摩擦损失，措施有： >用滚动代替滑动 >考虑润滑 >合理选材 世大 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室拿】

机原 理械 二、机械的效率 机械在稳定运转阶段恒有:Wd = Wr+Wf η＝Wr / Wd ＝(Wd－Wf ) /Wd ＝1－Wf /Wd 比值Wr / Wd反映了驱动功的有效利用程度， 称为机械效率。 用功率表示：η＝Nr / Nd＝(Nd－Nf ) /Nd ＝1－Nf /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： ➢用滚动代替滑动 ➢考虑润滑 ➢合理选材

1.机械的效率 五章 用力的比值表示： n=NIN=GVG/FVE 对理想机械，当工作阻力G 定时，有理想驱动力F。 机 Mo=N/Nd=GVG/FoVE=1 代入得：I=F0vE/FvF=F0/F 理想 用力矩来表示有：1=Md0/Md 机械 同理：当驱动力F一定时，理想 V 工作阻力为G: Go VG/F VE=1 理想 得：I=GvF/G0vF=G/G0 机械 用力矩来表示有：三McMG0 所量大浮 INJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室

机原 理械 用力的比值表示： η＝Nr / Nd＝G vG /F vF 对理想机械 ，当工作阻力 G 一定时 ，有理想驱动力 F0 η 0 ＝ Nr / Nd = G v G /F0 vF ＝ 1 代入得 : η ＝F0 vF / F vF ＝F0 / F 用力矩来表示有： η ＝Md 0 / Md 同理：当驱动力 F一定时 ，理想 工作阻力为 G 0 ： G 0 v G / F v F ＝ 1 得： η ＝ G vF /G 0 vF ＝ G / G 0 用力矩来表示有： η ＝ M G/ M G 0 F 0vF vG G 理想 机械 理想 机械 FvF vG G 0 FvF vG G 机械

1.机械的效率 重要结论： 理想驱动力 理想驱动力矩 实际工作阻力 实际工作阻力矩 7 实际驱动力 实际驱动力矩 理想工作阻力 理想工作阻力矩 计算螺旋副的效率：拧紧： M=cga+a) 理想机械：M=dGg(a)/2 =M/M=tg(a)g(e+p,》 拧松时，驱动力为G,M为阻力矩，则有： 实际驱动力：G=2M'dg(ap) 理想驱动力：G=2M,g(@ n'=G/G=tg(a-p)/tg(a) 以上为计算方法，工程上更多地是用实验法测定 表5一2列出由实验所得简单传动机构和运动副的机械 效率(P123-P124)。 斯世大游 INJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室

机原 理械 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＝tg(α)/tg(α＋φv ) 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＝tg(α-φv ) / tg(α ) 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)。 ( ) 2 2 Gtg v d M =  + 理想工作阻力矩 实际工作阻力矩 ＝ 理想工作阻力 实际工作阻力 ＝ 实际驱动力矩 理想驱动力矩 ＝ 实际驱动力 理想驱动力 ＝

1,机械的效率 名称 传动形式 效率值 备注 6~7级精度齿轮传动 0.98-0.99 良好跑合、稀油润滑 8级精度齿轮传动 0.97 稀油润滑 圆柱齿轮 9级精度齿轮传动 0.96 稀油润滑 传动 切制齿、开式齿轮传动 0.94-0.96 干油润滑 铸造齿、开式齿轮传动 0.9-0.93 6~7级精度齿轮传动 0.97-0.98 良好跑合、稀油润滑 圆锥齿轮 8级精度齿轮传动 0.94-0.97 稀油润滑 传动 切制齿、开式齿轮传动 0.92-0.95 干油润滑 铸造齿、开式齿轮传动 0.88-0.92 自锁蜗杆单头蜗杆 0.40-0.45 单头蜗杆 0.70-0.75 蜗杆传动 双头蜗杆 0.75-0.82 润滑良好 三头、四头蜗杆 0.80-0.92 圆弧面蜗杆 0.85-0.95 新世大学静 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室 理械

机原 理械 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 0.98~0.99 良好跑合、稀油润滑 8级精度齿轮传动 0.97 稀油润滑 9级精度齿轮传动 0.96 稀油润滑 切制齿、开式齿轮传动 0.94~0.96 干油润滑 铸造齿、开式齿轮传动 0.9~0.93 圆锥齿轮 传动 6~7级精度齿轮传动 0.97~0.98 良好跑合、稀油润滑 8级精度齿轮传动 0.94~0.97 稀油润滑 切制齿、开式齿轮传动 0.92~0.95 干油润滑 铸造齿、开式齿轮传动 0.88~0.92 蜗杆传动 自锁蜗杆单头蜗杆 0.40~0.45 单头蜗杆 0.70~0.75 双头蜗杆 0.75~0.82 润滑良好 三头、四头蜗杆 0.80~0.92 圆弧面蜗杆 0.85~0.95

机械的效率 名称 传动形式 效率值 备注 平型带传动 0.90^0.98 带传动 V型带传动 0.940.96 套简滚子链 0.96 链传动 润滑良好 无声链 0.97 平摩擦轮传动 0.850.92 柳桃的举和自 摩擦轮传动 槽摩擦轮传动 0.880.90 0.94 润滑不良 滑动轴承 0.97 润滑正常 0.99 液体润滑 球轴承 0.99 稀油润滑 滚动轴承 滚子轴承 0.98 稀油润滑 滑动螺旋 0.300.80 螺旋传动 滚动螺旋 0.850.95 折世大学 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室拿】

机原 理械 名 称 传 动 形 式 效率值 备 注 带传动 平型带传动 0.90~0.98 V型带传动 0.94~0.96 链传动 套筒滚子链 0.96 润滑良好 无声链 0.97 摩擦轮传动 平摩擦轮传动 0.85~0.92 槽摩擦轮传动 0.88~0.90 滑动轴承 0.94 润滑不良 0.97 润滑正常 0.99 液体润滑 滚动轴承 球轴承 0.99 稀油润滑 滚子轴承 0.98 稀油润滑 螺旋传动 滑动螺旋 0.30~0.80 滚动螺旋 0.85~0.95

机械的效率 第五罩 复杂机械的机械效率计算方法： 1.)串联： N N N N N2 N3 N Na Na Na N N2 Nk- =172.7a N N N 2.)并联 k N N'2 N'k 柳械的萃和位 N,=2N =N,+N2++Nk 1 N 比2w N+N2+.+N% =N☑+N2☑2+.+Nk7k N, 7= N☑1+N272+·+N7k Na N1+N2+.+Wk 设各机器中效率最高最低者分别为nax和nmin则有： I min<n<n max 新世大学静 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室 理械

机原 理械 复杂机械的机械效率计算方法： 1.)串联： 2.)并联 设各机器中效率最高最低者分别为ηmax和ηmin 则有： ηmin<η<ηmax d k N N  = =  k Nd Ni 1 =  k Nr Ni 1 ' d r N N  = 2 1 3 1 1 2 − =    k k d N N N N N N N N   k =   1 2 N N + Nk + +  ＝ 1 2 k k k N N N N N N + +  + + +  + 1 2 1 1 2 2  ＝ ' ' 2 ' N1 N + Nk = + +  N N  + Nk k = + + 1 1 2 2 N d N k N1 N2 Nk-1 1 2 k N1 N2 Nk N’1 N’2 N’k 1 2 k Nd Nr

,机械的效率 3.)混联 先分别计算，合成后按串联或并联计算。 N 柳灰的翠和 串联计算 并联计算 0o● 串联计算 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室拿

机原 理械 3.)混联 先分别计算，合成后按串联或并联计算。 N 1 N 2 N’ d2 N” d2 N” d3 N’ d3 N’ r N” r 1 2 3 ‘ 3 “ 4 ‘ 4 “ N d N k N d N 1 N 1 2 2 串联计算 N d N 1 N 1 2 2 Nr 并联计算 串联计算