12机械的效率讲述.ppt

§12.3 提高机械效率的途径 机械运转中影响其效率的主要因素为机械中的损耗，而损耗主要是由摩擦引起的 要提高机械的效率必须采取措施减少摩擦，一般从设计、维护和使用三个方面来考虑 设计方面主要采取以下措施： 尽量简化机械系统 选择合适运动副形式 在满足强度,刚度的条件下，减小构件尺寸 设法减小摩擦 减小因惯性力引起的动载荷 §12.4 摩擦在机械中的应用 摩擦离合器 主动轴靠近从动轴并紧密接触，两盘间的摩擦力带动从动轴转动 摩擦制动器 刹车时，刹车片靠紧钢片，摩擦力使钢片停下来 摩擦联接 顶尖柄撞入顶尖座后，由于顶尖柄存在小锥度，在顶尖柄和顶尖座之间产生摩擦力，锁紧顶尖 本章基本要求 熟练地对移动副中的摩擦问题进行分析和计算 掌握螺旋副及转动副中摩擦问题的分析和计算方法 熟练掌握机械效率的概念及其表达形式和计算方法 正确理解机械自锁概念，掌握确定自锁条件的方法 了解提高机械效率的途径及摩擦在机械中的应用 * 机械原理 温州大学机电工程学院 12-* Theory of Machines and Mechanisms 机 械 原 理 第十二章 机械的效率 第十二章 机械的效率 §12.1 机械中的摩擦 机械效率是衡量机械性能的重要指标 研究机械中摩擦的主要目的在于寻找提高机械效率的途径 移动副中的摩擦 移动副中的摩擦是运动副摩擦的一种简单的方式，广泛存在于机械运动中。有三种情况，即平面摩擦、斜面摩擦和槽面摩擦。 移动副中的摩擦 平面摩擦 滑块与平面构成的移动副，滑块在自重和驱动力F的作用下向右移动 F分解为： 切向力Ft 法向力Fn 滑块受的反作用力 法向反力N21 摩擦力F21 两力的合力即为总反力：R21 摩擦系数（材料、光滑度、润滑有关） 摩擦角 摩擦角： 总反力R21与法向反力N21的夹角? 确定R21 （点、方向、大小） ②大小： 注意 ①方向： R21与V12成 当?? FtF21 滑块作加速运动 当?=? Ft=F21 滑块作等速运动 当?? FtF21 滑块静止不动 自锁 移动副中的摩擦 斜面摩擦 一滑块置于斜面上，在铅锤载荷Q的作用下滑块沿斜面等速运动，分析使滑块沿斜面等速运动时所需的水平力 滑块等速上升 当滑块在水平力作用下等速上升时 式中F与R的大小未知, 作力的封闭三角形 滑块等速下滑 当滑块在水平力作用下等速下滑时: 由力的封闭三角形得 当?? ，F’0即为阻抗力 当?? ，F’0即为驱动力 在反行程中，Q为驱动力 移动副中的摩擦 斜面摩擦 移动副中的摩擦 槽面摩擦 构造力封闭三角形 ——当量摩擦系数 ——当量摩擦角 注意 掌握利用力封闭图形来求解运动副反力 式中 fv --当量摩擦系数， 相当于把楔形滑块视为平滑块时的摩擦系数。与之对应的摩擦角称为当量摩擦角。 引入当量摩擦系数的意义在于： 当量摩擦系数引入后, 在分析运动副中的滑动摩擦系数时, 不管运动副两元素的几何形状如何, 均可视为单一平面接触来计算其摩擦力。 螺旋副中的摩擦 2 1 拧紧螺母的力矩 螺旋副效率 矩形螺纹 2 1 支持阻力矩 螺旋副效率 矩形螺纹 螺旋副中的摩擦 要求螺母在力 下不松脱，即自锁 螺旋副的自锁条件为： 螺旋副中的摩擦 矩形螺纹 三角螺纹 ——当量摩擦系数 ——当量摩擦角 三角螺纹自锁条件： 转动副中的摩擦 转动副在各种机械中应用很广,常见的有轴和轴承以及各种铰链。转动副可按载荷作用情况的不同分成径向轴颈与轴承和止推轴颈与轴承。 径向轴颈的摩擦 当载荷垂直于轴的几何轴线时，称为径向轴颈与轴承。轴颈在驱动力矩的作用下，在轴承中等速回转。 轴颈1和轴承2组成转动副 力矩Md和 已知： 求 由轴颈等速转动得 力平衡 力矩平衡 为轴颈半径 为当量摩擦系数 转动副中的摩擦 径向轴颈的摩擦 由 式知： R21：大小 方向 作用线 结论 只与 ，r有关，R21的方向随Q方向的改变而改变 ，但相对轴心O始终偏移一个距离 即R21与以O为圆心，以 为半径的圆相切，与摩擦角作用相同，此圆决定了总反力作用线的位置，称为摩擦圆 R21=Q 与Q相反 与摩擦圆相切，对O的力矩与 相反 注意 用一偏距为e 的载荷Q代替原载荷及驱动力矩Md （1） 轴颈将加速运动 （2） 轴颈将等速运动 （3） 轴颈将减速运动，若加载前静止，则自锁 根据力偶等效定律 止推轴颈的摩擦 转动副中的摩擦 轴用以承受载荷的部分称为轴端，轴端和承受轴向载荷的止推轴承2构成一转动副。 微面积承受的正压力 摩擦力 摩擦力矩 总摩擦力矩 当轴转动时，轴的端面将产生摩擦力矩Mf。从轴端半径为ρ 处，取宽度为dρ 的圆环 非跑合的止推轴承轴端各处压强相等 又因为 故