最新10机械的传动效率汇总
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10机械的传动效率
10 机械的传动效率
本章重点 1）机械传动效率的计算； 2）运动副中总反力的确定； 3）机械的自锁现象及自锁条件；
10.1 机械的传动效率
10.1.1 机械效率的定义及其表达式
驱动力 生产阻力 有害阻力
输入功Wd 输出功Wr 损耗功Wf
机械效率：
Wr 1Wf
Wd
Wd
1
机械效率表达形式：
• 功的形式： Wr 1Wf
Wd
Wd
• 功率的形式： pr 1 pf
pd
pd
• 力的形式： F0 Q
F Q0
• 力矩的形式： MF0 MQ
MF MQ0
Pr QQ pd FF
理想情况：
Q Q F0 F
1
F0F FF
F0 F
理想驱动力 实际驱动力
理想情况： F0 Q 1
m am x 1 a ,2 ,x 3 ,(,k)
minmax
若 1 ： 2 3 k
则 ： 1 2 3 k
（3）复合机构
可先将输入功至输出功的路线弄清，然 后分别按各部分的组合方式，参照上面两种 计算方法推倒出总机械效率的计算公式。
10.2 运动副中的摩擦 移动副
滑动摩擦（低副） 螺旋副
Q F
QQ Q0Q
Q Q0
实际生产阻力 理想生产阻力
例10-1 计算斜面的效率
FQtan()
正行程： F F 0QtQ at a n n ()tat a n n ()
FQta n()
反行程：
FF0
tan() tan
10.1.2 组合机构的效率
（1）串联
Pk Pd
P1 P2 P3 Pk Pd P1 P2 Pk1
作用线切于A 处摩擦圆上方和B处摩擦圆的下方。
R12
21
23
R32
第四章 运动副中的摩擦和机械效率 运动副中的摩擦
R41 R12
R21
R23
R43
R23
P R43
R32
第四章 运动副中的摩擦和机械效率 运动副中的摩擦
F21 fvQ
k 1~
2
总反力R21总与相对速度v12成 90°+v 角 。
10.2.2 螺旋副中的摩擦
研究螺旋副中的摩擦时,通常 假设螺旋与螺母之间的作用力Q 集中在中径为d2 的螺旋线上。
下面就矩形螺纹螺旋副和锐角螺纹 螺旋副中的摩擦进行研究。
10.2.2 螺旋副中的摩擦
FQtan () MFd2d2Qtan() 22 F0 tan F tan( )
二力杆 (受拉)
第四章 运动副中的摩擦和机械效率 运动副中的摩擦
2）当计及摩擦时，作用力应切于摩擦圆。 分析：
➢转动副A处：构件2、1之间的夹角 逐渐减小w21为顺时针方向
作用力R12切于摩擦圆上方。
2受拉力
➢在转动副B处：构件2、3之间的夹角逐渐增大w23为顺时针方向。
R32切于摩擦圆下方。
➢构件2在R12 、R32二力个作用下平衡 R12和R32共线
Mf f
Q (Rr)
R dRrfQ
r
2
10.2.4 平面高副中的摩擦
常常只考虑滑动摩 擦，忽略滚动摩擦，其 滑动摩擦力及总反力的 确定方法与平面移动副 的分析相同。
第四章 运动副中的摩擦和机械效率 运动副中的摩擦
源自文库
例：
曲柄滑块机构中 原动件曲柄1 驱动力矩为Md
生产阻力为P 作用于滑块3上
各回转副摩擦圆半径均为
摩擦角
P
V12 1P
F21
摩擦力，与
v12反向。 Q
水平力 2
铅垂载荷
1、总反力R21的方向恒与相对运动速度方向成（90°+ ）， 与接触面公法线成。 2、当移动副的几何形状改变时，会改变N21的大小，产 生较平面摩擦大的摩擦力。
10.2.1.第2 四槽章面运移动动副副中的的摩摩擦擦和机械效率
O
R21
1 2
N21
F21
第四章 运动副中的摩擦和机械效率
转动副总反力方位线的确定：
运动副中的摩擦
Q12
12
Q12
12
Q12
1
2
R21
1 R21
2
1
R21 2
自锁
（2）轴端摩擦 Mf rR dM f rR22 f pd
非跑合轴端 p=常数
Mf
2QfR3 r3 3 R2 r2
跑合轴端p =常数
锐角螺纹摩擦分析
Md22 Qtan(v)
v
arctan f
cos
10.2.第3四章转运动动副副中中的的摩擦摩和擦机械效率
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:
载荷沿轴的 轴线方向
载荷垂直 于轴的几 何轴线
第四章 运动副中的摩擦和机械效率
（1）径向轴颈的摩擦
运动副中的摩擦
转动副
滚动摩擦（高副）—摩擦小
10.2.1 移动副的摩擦
三种情况，即平面摩擦、槽面摩擦、圆柱面摩擦。
v
1 2
v
v
1
2
2
10.2.1.第1四平章面运移动动副中副的的摩摩擦擦和机械效率
N21 Q
F21 fN21(大小 )
arctafn
滑块1的总反力 R21N21F21
总反力 R21 N21 法向反力
123k
m im n 1 i,n 2 ,3 (,,k) min
（2）并联
p dP 1P 2P k
prP 1 P 2P k
P 11 P 22 P kk
P r P 11P 22P kk
P d P 1P 2P k
（2）并联 P r P 11P 22P kk
P d P 1P 2P k
m im n 1 i,n 2 ,3 (,,k)
若不计各构件的重力和 惯性力，试分析在图示 位置时作用在连杆2上的 力的位置与方向。
第四章 运动副中的摩擦和机械效率 运动副中的摩擦
1）在不计摩擦时，各转动副中的作用力应通过轴颈中心 分析：
➢ 构件 2为二力杆此二力大小相等、方向相反、作用在同一
条直线上，作用线与轴颈A、B的中心连线重合。
➢由机构的运动情况连杆2 受拉力。
轴颈在驱动力矩的作用下，在轴承中等速回转。
Q
1）摩擦阻力矩 M f F 21 rQ fVr
驱动力矩： M dR21 Q
摩擦圆半径： fv r
R21——轴承2对轴颈1的总反力；
总反力的确定：
1）总反力R21恒切于摩擦圆。 2）R21与Q等值反向，组成力偶， 其力偶矩与Md等值反向。
静止
N
Q
Md
12
槽形角2
楔形滑块
2 N21sin Q
2
Q
N21 sin
fQ
F21fN 21sinQfV
结论：
当量摩擦系数
fV
f
sin
当量摩擦角 V
arctafnV
fVf, 常用槽面摩擦力大于平面摩擦力。
总反力R21总与相对速度v12成 90°+v 角 。
10.2.1.2 槽面移动副的摩擦
F21 f kQ
fv kf
10 机械的传动效率
本章重点 1）机械传动效率的计算； 2）运动副中总反力的确定； 3）机械的自锁现象及自锁条件；
10.1 机械的传动效率
10.1.1 机械效率的定义及其表达式
驱动力 生产阻力 有害阻力
输入功Wd 输出功Wr 损耗功Wf
机械效率：
Wr 1Wf
Wd
Wd
1
机械效率表达形式：
• 功的形式： Wr 1Wf
Wd
Wd
• 功率的形式： pr 1 pf
pd
pd
• 力的形式： F0 Q
F Q0
• 力矩的形式： MF0 MQ
MF MQ0
Pr QQ pd FF
理想情况：
Q Q F0 F
1
F0F FF
F0 F
理想驱动力 实际驱动力
理想情况： F0 Q 1
m am x 1 a ,2 ,x 3 ,(,k)
minmax
若 1 ： 2 3 k
则 ： 1 2 3 k
（3）复合机构
可先将输入功至输出功的路线弄清，然 后分别按各部分的组合方式，参照上面两种 计算方法推倒出总机械效率的计算公式。
10.2 运动副中的摩擦 移动副
滑动摩擦（低副） 螺旋副
Q F
QQ Q0Q
Q Q0
实际生产阻力 理想生产阻力
例10-1 计算斜面的效率
FQtan()
正行程： F F 0QtQ at a n n ()tat a n n ()
FQta n()
反行程：
FF0
tan() tan
10.1.2 组合机构的效率
（1）串联
Pk Pd
P1 P2 P3 Pk Pd P1 P2 Pk1
作用线切于A 处摩擦圆上方和B处摩擦圆的下方。
R12
21
23
R32
第四章 运动副中的摩擦和机械效率 运动副中的摩擦
R41 R12
R21
R23
R43
R23
P R43
R32
第四章 运动副中的摩擦和机械效率 运动副中的摩擦
F21 fvQ
k 1~
2
总反力R21总与相对速度v12成 90°+v 角 。
10.2.2 螺旋副中的摩擦
研究螺旋副中的摩擦时,通常 假设螺旋与螺母之间的作用力Q 集中在中径为d2 的螺旋线上。
下面就矩形螺纹螺旋副和锐角螺纹 螺旋副中的摩擦进行研究。
10.2.2 螺旋副中的摩擦
FQtan () MFd2d2Qtan() 22 F0 tan F tan( )
二力杆 (受拉)
第四章 运动副中的摩擦和机械效率 运动副中的摩擦
2）当计及摩擦时，作用力应切于摩擦圆。 分析：
➢转动副A处：构件2、1之间的夹角 逐渐减小w21为顺时针方向
作用力R12切于摩擦圆上方。
2受拉力
➢在转动副B处：构件2、3之间的夹角逐渐增大w23为顺时针方向。
R32切于摩擦圆下方。
➢构件2在R12 、R32二力个作用下平衡 R12和R32共线
Mf f
Q (Rr)
R dRrfQ
r
2
10.2.4 平面高副中的摩擦
常常只考虑滑动摩 擦，忽略滚动摩擦，其 滑动摩擦力及总反力的 确定方法与平面移动副 的分析相同。
第四章 运动副中的摩擦和机械效率 运动副中的摩擦
源自文库
例：
曲柄滑块机构中 原动件曲柄1 驱动力矩为Md
生产阻力为P 作用于滑块3上
各回转副摩擦圆半径均为
摩擦角
P
V12 1P
F21
摩擦力，与
v12反向。 Q
水平力 2
铅垂载荷
1、总反力R21的方向恒与相对运动速度方向成（90°+ ）， 与接触面公法线成。 2、当移动副的几何形状改变时，会改变N21的大小，产 生较平面摩擦大的摩擦力。
10.2.1.第2 四槽章面运移动动副副中的的摩摩擦擦和机械效率
O
R21
1 2
N21
F21
第四章 运动副中的摩擦和机械效率
转动副总反力方位线的确定：
运动副中的摩擦
Q12
12
Q12
12
Q12
1
2
R21
1 R21
2
1
R21 2
自锁
（2）轴端摩擦 Mf rR dM f rR22 f pd
非跑合轴端 p=常数
Mf
2QfR3 r3 3 R2 r2
跑合轴端p =常数
锐角螺纹摩擦分析
Md22 Qtan(v)
v
arctan f
cos
10.2.第3四章转运动动副副中中的的摩擦摩和擦机械效率
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:
载荷沿轴的 轴线方向
载荷垂直 于轴的几 何轴线
第四章 运动副中的摩擦和机械效率
（1）径向轴颈的摩擦
运动副中的摩擦
转动副
滚动摩擦（高副）—摩擦小
10.2.1 移动副的摩擦
三种情况，即平面摩擦、槽面摩擦、圆柱面摩擦。
v
1 2
v
v
1
2
2
10.2.1.第1四平章面运移动动副中副的的摩摩擦擦和机械效率
N21 Q
F21 fN21(大小 )
arctafn
滑块1的总反力 R21N21F21
总反力 R21 N21 法向反力
123k
m im n 1 i,n 2 ,3 (,,k) min
（2）并联
p dP 1P 2P k
prP 1 P 2P k
P 11 P 22 P kk
P r P 11P 22P kk
P d P 1P 2P k
（2）并联 P r P 11P 22P kk
P d P 1P 2P k
m im n 1 i,n 2 ,3 (,,k)
若不计各构件的重力和 惯性力，试分析在图示 位置时作用在连杆2上的 力的位置与方向。
第四章 运动副中的摩擦和机械效率 运动副中的摩擦
1）在不计摩擦时，各转动副中的作用力应通过轴颈中心 分析：
➢ 构件 2为二力杆此二力大小相等、方向相反、作用在同一
条直线上，作用线与轴颈A、B的中心连线重合。
➢由机构的运动情况连杆2 受拉力。
轴颈在驱动力矩的作用下，在轴承中等速回转。
Q
1）摩擦阻力矩 M f F 21 rQ fVr
驱动力矩： M dR21 Q
摩擦圆半径： fv r
R21——轴承2对轴颈1的总反力；
总反力的确定：
1）总反力R21恒切于摩擦圆。 2）R21与Q等值反向，组成力偶， 其力偶矩与Md等值反向。
静止
N
Q
Md
12
槽形角2
楔形滑块
2 N21sin Q
2
Q
N21 sin
fQ
F21fN 21sinQfV
结论：
当量摩擦系数
fV
f
sin
当量摩擦角 V
arctafnV
fVf, 常用槽面摩擦力大于平面摩擦力。
总反力R21总与相对速度v12成 90°+v 角 。
10.2.1.2 槽面移动副的摩擦
F21 f kQ
fv kf