下载文档原格式
第5章机械的效率和自锁5.1 复习笔记一、机械的效率1．功和效率（1）机械效率①驱动功机械上的驱动功（输入功）为W d，有效功（输出功）为W r，损失功为W f。
则有W d＝W r＋W f②机械效率a．定义机械的输出功与输入功之比称为机械效率，反映了输入功在机械中的有效利用程度，以η表示。
b．计算方法用功计算时η＝W r/W d＝1－W f/W d；用功率计算时η＝P r/P d＝1－P f/P d；式中，P d——输入功率；P r——输出功率；P f——损失功率。
（2）损失率①定义机械的损失功与输入功之比称为损失率，以ξ表示。
②计算方法由定义有ξ＝W f/W d＝P f/P d。
注：η＋ξ＝1，由于摩擦损失不可避免，故必有ξ＞0和η＜1。
（3）效率的简便计算方法为便于效率的计算，可应用下式进行计算η＝理想驱动力/实际驱动力＝理想驱动力矩/实际驱动力矩①斜面机构正反行程的机械效率分别为η＝tanα/tan（α＋φ）η′＝tan（α－φ）/tanα式中，α——斜面夹角；φ——总反力与法向反力的夹角。
②螺旋机构拧紧和放松螺母时的效率计算式分别为η＝tanα/tan（α＋φv）η′＝tan（α－φv）/tanα式中，α——中径升角；φv——螺旋副的摩擦角。
2．机器（或机组）的效率已知各机构的效率可计算确定整个机构的效率。
常用机构的效率见教材表5-1。
（1）串联①计算公式由k个机器串联组成的机组，设各机器的效率分别为η1、η2、…、ηk，机组的输入功率为P d，输出功率为P r。
则整个串联机组的机械效率为η＝P r/P d＝（P1/P d）（P2/P1）…（P k/P k－1）＝η1η2…ηk②特点a．前一机器的输出功率即为后一机器的输入功率；b．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；c．串联机器的数目越多，机械效率也越低。
③提高串联机组效率的措施a．减少串联机器的数目；b．优先提高效率最低机器的效率。
第五章机械的效率和自锁研究内容：1 机械的效率2 机械的自锁第1讲机械的效率5.1.1 机械效率的概念5.1.２机械效率的计算5.1.３机组效率的计算机械效率的概念及意义：(1) 概念： 机械效率 η 机械损失率 ξ η=W r W d 摩擦损失是不可避免的，总有 ξ >0 和 η < 1；机械效率反映了输入功在机械中的有效利用的程度。
(2) 意义: 降耗节能是国民经济可持续发展的重要任务之一。
机械效率的高低是机械中的一个主要性能指标。
—— 机械的输出功(W r )与输入功(W d )之比—— 机械的损失功(W f )与输入功(W d )之比=1−Wf W d =1−ξ机械效率的计算：1) 以功表示的计算公式 η=W r W d =1−W f W d2) 以功率表示的计算公式 η=P r P d =1−P f P d 3) 以力或力矩表示的计算公式η=F 0F =M 0M实际机械装置 ηF 0v F机械传动装置 Gv Gη=P r P d =Gv G Fv F η0=Gv G F 0v F ＝１即 η=理想驱动力实际驱动力=理想驱动力矩实际驱动力矩机组 ——由若干个机器组成的机械系统整机 ——由若干个机构组成的整台机器 已知机组各机器的效率，便可计算该机组的总效率。
1. 串联机组1) 功率传动特点： 前一机器的输出功率即为后一机器的输入功率。
2) 总机械效率：η=P r P d =P 1P d P 2P 1…P k P k−1=η1η2…ηn⋯1 2kP dP 1P 2P k -1P k串联机组模型结论：串联机组中任一机器效率很低，整个机械效率就会极低；且串联机器的数目越多，机械效率也越低。
2.并联机组1)传动功率特点：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。
2) 总机械效率：η=P riP di=P1η1+P2η2+⋯+P kηkP1 +P2 +⋯+P kη1 η2 ηkP1η1P1 P2 P kP dP２η２Pｋηｋ结论：⏹并联机组的总效率与各机器的效率和传动功率大小均有关；⏹其总效率主要取决于传动功率大的机器的效率；⏹要提高并联机组的总效率，应着重提高传动功率大的路线的效率。
第五章 机械的效率与自锁习题5-6取长度比例尺mm m l 005.0=μ，力比例尺mmN F 20=μ。
由题可知： 摩擦圆半径mm r f v 1101.0=⨯==ρ，移动副的摩擦角053.815.0arctan arctan ===f ϕ 作有摩擦时的力矢量图可得N l M F l I I R 15.2725698.1420000112=⨯==μ，I R I R F F 3223=，N l F F F I 48.25320674.12=⨯==μ 作无摩擦的力矢量图可得N l M F l II II R 6.2795308.1420000112=⨯==μ，II R II R F F 3223=，N l F F F II 86.27020543.13=⨯==μ 效率%58.9386.27048.253===I II F F η习题5-8解：运输带的工作功率为w Fv N r 66002.15500=⨯==由于各环节是串联，总效率为平带传动效率、两对齿轮传动效率和运输带传动效率之积，因此有822.092.097.095.023221=⨯⨯==ηηηη 电机所需功率为w N N r d 8029822.06600===η因此该机械选择8kw 的电机即可。
习题5-9解：从电机到A 、B 间齿轮是串联，因此其间传动效率为892.092.097.031=⨯==ηηηs锥齿轮处需要的功率为kw P P N B BA A s 505.897.015.018.0511=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=ηηηη 则电机的功率为 kw N N s s d 53.9892.0505.8===η该机械选择10kw 的电机即可。
习题5-11解：1)正行程时，对于滑块2，在三个力作用下保持平衡，因此有04212=++R R s F F F根据三解形正弦定理，有()[]()()ϕαϕαϕα-=⇒-=-sin 2cos 2sin 1212s R R s F F F F ()[]()()ϕαϕαϕα-=⇒-=--cos 2sin 2180sin 21210F F F F R R 由上两式可得()ϕα-=ctg F F s由于正行程时，力F 为驱动力，在无摩擦状态下，理想驱动力αctg F F s =0 所以效率为()αϕαηF F -==tan 0自锁条件为：ϕαη≤⇒≤02)反行程时，构件2同样三力作用下平衡，如图所示()[]()()ϕαϕαϕα+=⇒+=+sin 2cos 2sin 1212s R R s F F F F ()[]()()ϕαϕαϕα+=⇒+=+-cos 2sin 2180sin 21210F F F F R R 由上两式可得()ϕα+=ctg F F s由于反行程时，s F 为驱动力，而F 为阻力，在无摩擦状态下，理想阻力αctg F F s =0 所以效率为()ϕααη+==F F tan 0自锁条件为：0900≥+⇒≤ϕαη，而ϕα-<090时不自锁。
第5章 机械的效率和自锁5.1 复习笔记本章主要介绍了机械的效率和自锁条件的计算。
考试时，常与第4章摩擦力的计算及机构的受力分析综合考察，主要是计算题。
复习时需要把握其具体内容，重点掌握。
一、机械的效率1．功和效率（见表5-1-1）表5-1-1 功和效率注：η＋ξ＝1，由于实际情况下，摩擦损失不可避免，故必有η＜1和ξ＞0。
2．机器（或机组）的效率（见表5-1-2）表5-1-2 机器（或机组）的效率注：①若已知各机构的效率，则可计算确定整个机构的效率。
常用机构的效率见教材表5-1。
②设各机器的效率分别为η1、η2、…、ηk，输入功率分别为P1、P2、…P k，则各机器的输出功率分别为P1η1、P2η2、…、P kηk。
3．提高机械的效率的方法（1）减小介质阻力①使用流线型外形设计；②应注意高速旋转零件的结构设计，减小风阻。
（2）减小运动副中的摩擦①用滚动摩擦代替滑动摩擦；②注意各运动副的润滑；③对高速轴承可采用空气轴承、磁悬浮轴承等。
二、机械的自锁（见表5-1-3）表5-1-3 机械的自锁图5-1-1 移动副的自锁图5-1-2 转动副的自锁5.2 课后习题详解5-1 眼镜用小螺钉（M1×0.25）与其他尺寸螺钉（例如M8×1.25）相比，为什么更易发生自动松脱现象（螺纹中径＝螺纹大径－0.65×螺距）？解：（1）求眼镜用小螺钉的螺纹升角M1×0.25型螺纹，其大径d′为1mm，螺距P′为0.25mm。
则M1×0.25螺钉的螺纹中径为d′2＝（1－0.65×0.25）mm＝0.8375mm；螺纹升角为α′＝arctan（P′/d′2）＝arctan（0.25/0.8375）＝16.62°（2）求其他尺寸螺钉的螺纹升角同理，M8×1.25型螺钉，其大径d″为8mm，螺距P″为1.25mm。
则M8×1.25螺钉的螺纹中径为d″2＝（8－0.65×1.25）mm＝7.1875mm；螺纹升角为α′′＝arctan（P′′/d′′2）＝arctan（1.25/7.1875）＝9.87°＜α′。
