机械原理课件--机械效率

在启动阶段，根据能量守恒定律，作用在机械系 统上的力在任一时间间隔内所作的功，应等于机 械系统动能的增量。用机械系统的动能方程式可 表示为：Wd-(Wr+Wf)=Wd-Wc=E2-E1 式中， Wd为驱动力所作的功，即输入功；Wr,Wf 分别为克服工作阻力和有害阻力（主要是摩擦力） 所需的功，两者之和为总耗功Wc，E1、E2分别为 开始和结束时的动能：Wd-Wc=E2-E1>0 在稳定运转阶段，若机械作变速稳定运转，则每 一个运动周期的末速度等于初速度，于是 Wd-Wc=E2-E1=0 ， 即在一个运动循环以及整个稳 定运转阶段中，输入功等于总耗功。但在一个周 期内任一时间间隔中，输入功与总耗功不一定相
第十一章 机器的机械效率 机械在运转过程中，其运动副中的摩擦力是一种 有害阻力，造成动力浪费，降低机械效率，增加 磨损，降低工作可靠性，寿命下降。因此研究机 械中的摩擦对机械效率的影响，对改善机械运转 性能和提高效率有重要意义。 11.1 机器的运动和功能的关系 1．机械的运转阶段及特征 机械系统的运转从开始到停止的全过程可以分为 以下三个阶段：启动阶段、稳定运转阶段及停车 阶段。
则
若各台机器的效率均相等，即
则：
结论：若各台机器的效率均相等,并联系统的总 效率等于任一台机器的效率。
（3）混联 由串联和并联组成的混 联式机械系统。其总效 率的求法按其具体组合 方式而定。图示系统中， 设串联部分效率为η ́， 并联部分效率为ή́ ́， 则总效率为： η = ή ή́ ́
假设机械中不存在摩擦，该机械称为理想机械。 此时所需的驱动力称为理想驱动力F0，此力必小 于实际驱动力F。对于理想机械：
此式表明，机械效率等于理想驱动力与实际驱动 力的比。
若用力矩之比的形式表达机械效率为： 式中MF0,MF分别表示为了克服同样生产阻力所需 的理想驱动力矩和实际驱动力矩。从另一角度讲， 同样驱动力F，理想机械所能克服的生产阻力Q0必 大于所能克服的生产阻力Q。 MQ ,MQ0所 对于理想机械 能克服的实 际生产阻力 矩和理想生 产阻力矩。 同理，有下式成立：
（1）效率以功或功率的形式表达 根据机械效率的定义
用功率可表示为： 式中Pd、Pr、Pf分别为输入功率、输出功率和损耗 功率 由于损耗功率不可能为零，所以机械的效率总是 小于1。为提高机械效率，应尽量减少机械中的损 耗，主要是减少摩擦损耗。
，
（2）效率以力或力矩的形式表达 F为驱动力，Q 为生产阻力，vF和vQ分别为F和Q 沿该力作用线的速度
启动阶段： 原动件的速度从零逐渐上升到开始稳 定的过程。 稳定运转阶段： 原动件速度保持常数（称匀速稳 定运转）或在正常工作速度的平均值上下作周期 性的速度波动（称变速稳定运转）。图中T为稳定 运转阶段速度波动的周期，ωm为原动件的平均角 速度。经过一个周期后，运动回到原来的状态。
停车阶段： 原动件速度从 正常工作速度 值下降到零。
若机械系统作匀速稳定运转，由于该阶段的速 度是常数。故在任一时间间隔中输入功总是等于 总耗功。 在停车阶段，机械系统的动能逐渐减小， 即Wd-Wc=E2-E1<0， 在此阶段，由于驱动力通常 已经撤去，即Wd=0。故当总耗功逐渐将机械具有 的动能消耗殆尽时，机械便停止运转。 启动阶段和停车阶段统称为机械的过渡过程。 为了缩短这一过程，在启动阶段，一般常使机械 在空载下启动，或者另加一个启动马达来加大输 入功，以达到快速启动的目的；在停车阶段，通 常依靠机械上安装的制动装置，用增加摩擦阻力 的方法来缩短停车时间
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11.2 机器的机械效率及自锁 1、机器的机械的效率 作用在机械上的力可分为驱动力、生产阻力和有 害阻力三种。通常把驱动力所做的功称为驱动功 （输入功），克服生产阻力所做的功称为输出 功，而克服有害阻力所做之功称为损耗功。机械 稳定运转时，有输入功等于输出功与损坏功之和
输出功和输入功的比值反映了输入功在机械中有 效利用的程度，称为机械效率。
结论：串联系统的总效率等于各机器的效率的连 乘积。串联的级数越多，机械系统的效率越低。
（2）并联
设系统的输入功率为Pd ,各机械 的效率分别为η1, η2, ┄, ηk； Pk 为系统的输出功率。则系统的总 功率：
总输出功率为：
并联系统的总效率不仅与各组成机器的效率有关,而 且与各机器所传递的功率也有关。设ηmax和ηmin为各 个机器中效率的最大值和最小值则ηmax<η<ηmin。 若各台机器的输入功率均相等,即
2．机械系统的机械效率 对于由许多机械或机器组成的机械系统的机械 效率计算，可根据组成系统的机械效率计算求得。 机械的连接方式一般有串联、并联、混联。 （1）串联 由k台机械串连组成的机械系统，设系统的输入功 率为 Pd ,各机械的效率分别为η1, η2, ┄, ηk； Pk 为 系统的输出功率。则系统的总效率为：