第五章機械的效率和自鎖基本要求：建立正確、全面的機械效率的概念；掌握簡單機械的效率和自鎖條件的求解方法。重點：機械的效率；自鎖現象及自鎖條件。難點:

機械效率的概念、機械的自鎖和自鎖條件。§5-1 機械的效率一、機械中的功：驅動功(輸入功)

Wd——作用在機械上的驅動力所作的功有效功(輸出功）Wr

——克服生產阻力所作的功損耗功Wf

——克服有害阻力所作的功。Wd＝Wr

＋Wf機械穩定運轉時,在一個循環中有：二、機械的效率：輸出功和輸入功的比值。反映了輸入功在機械中有效利用的程度。機械效率η

：機械效率的表達形式功率表達形式：

力（矩）表達形式：

例如斜面機構,其機械效率可如下求出。

根據力的平衡條件1）正行程V1212FFN21Ff21

FR21

GFFR21+G2）反行程V1212F'FN21Ff21

FR21

GF'FR21-G

對于計算單個機構的效率，通常用力或力矩形式的計算公式計算較為方便。對于由常用機構和運動副組成的機械系統，因常用機構的效率通過實驗積累的資料可以預先估定，其系統的總的機械效率則可計算求出。三、機組的效率：1、串聯機組設機組的輸入功率為Nd,各機器的效率為η1、η2…ηk，Nk為機組的輸出功率。于是機組的機械效率為12kNdN1N2Nk-1Nkη1η2ηk即串聯機組的總效率等于組成該機組的各個機器的效率的連乘積。

2、并聯機組12kNdN1N2NkN

kη1η2ηkN

2N

1總輸出功率為

ΣNr=N1′+N2′+……+Nk′=N1η1+N2η2+……+Nkηk

總輸入功率為

ΣNd=N1+N2+……+N

k

注意！η<min{η1，η2，

ηk}所以總效率為設為分流系數注意！min{ηj}<η<max{ηj}并聯機組的總效率不僅與各機器的效率有關，而且也與各機器所傳遞的功率有關。

3、混聯機組兼有并聯和混聯的機組。§5-2 機械的自鎖一、機械的自鎖

由于摩擦力的存在，無論驅動力如何增大也無法使機械運動的現象。二、自鎖現象的意義1）設計機械時，為了使機械實現預期的運動，必須避免機械在所需的運動方向發生自鎖；2）一些機械的工作需要其具有自鎖特性。1.運動副的自鎖：三、發生自鎖的條件V12FfmaxFNFR

FFnFtβFfmax=FNtgφ=Fntgφ

當β≤φ時，可知自鎖此時：1）移動副：Md=Fa

同樣，亦產生了自鎖。2）轉動副：FR=

FMf=FR

=F

此時：

而如前述，軸承對軸頸的摩擦力矩為21rO

FR21FN21Ff21aF2.機械自鎖的一般條件條件：機械發生自鎖時，無論驅動力多么大，都不能超過由它所產生的摩擦阻力。

當h=0時，機械處于臨界自鎖狀態；

當h<0時，其絕對值越大，表明自鎖越可靠。

驅動力所作的功，總是小于或等于由它所產生的摩擦阻力所作的功。h0例1:如圖所示螺旋千斤頂當機構反行程自鎖時，η≤0，得

即該螺旋千斤頂的自鎖條件為

α≤φv

V1212F'FN21Ff21

FR21

GF'FR21-G例2：如圖所示，為一斜面壓榨機，，求在G作用下的自鎖條件。2）分別取滑塊2、3為分離體列出力平衡方程式解：1）作出各移動副的總反力。作力多邊形，于是由正弦定律得：

F=FR32sin（α－

2φ）/cosφ

G=FR23cos（α－

2φ）/cosφ

又因R32=R23，

令F=Gtg（α－2φ）≤0

即tg（α－2φ）≤0

于是機構的自鎖條件為

α≤

2φ

F=Gtg（α－2φ）

通過以上分析，判斷機構是否自鎖可采用以下方法：1、分析驅動力是否作用于摩擦角（或摩擦圓）之內；2、機械效率是否等于或小于零；

3、阻抗力是否等于或小于零；

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