[精选PPT]摩擦与机械效率
机械效率ppt课件
以汽车发动机为例，其机械效率是指发动机输出的有用功率与燃料燃烧释放的 热能之比。提高汽车发动机的机械效率可以降低油耗、减少排放，提高汽车的 经济性和环保性。
02
CATALOGUE
影响机械效率因素分析
摩擦损失
01
02
03
摩擦类型
分析机械中的摩擦类型， 如滚动摩擦、滑动摩擦和 流体摩擦等。
摩擦系数
THANKS
感谢观看
实验目的
通过实验验证机械效率的计算公式，探究影响机械效率的因素，并加深对机械效 率的理解。
实验原理
利用简单机械（如滑轮组、斜面等）进行实验，通过测量力和距离来计算有用功 、额外功和总功，从而得到机械效率。同时，探究不同条件下机械效率的变化情 况，分析影响机械效率的因素。
实验步骤和数据记录
准备实验器材
续航里程。
数控机床效率优化案例
高速切削技术
采用高速切削刀具、优化切削参数等，提高加工效率，缩短生产 周期。
智能控制系统
应用人工智能、物联网等技术，实现设备互联互通，提高设备利 用率和协同作业能力。
绿色制造技术
采用干切削、微量润滑等环保加工方式，降低能耗和排放，提高 加工质量和效率。
起重机械效率改进案例
讨论轴承损失的原因及减 小方法，如选用高精度轴 承、控制轴承间隙等。
外部环境影响
温度
分析温度对机械效率的影响，讨 论热膨胀、热变形等问题及解决
方法。
湿度与腐蚀
研究湿度和腐蚀环境对机械效率的 影响，提出防护措施和选材原则。
负载变化
讨论负载变化对机械效率的影响， 分析不同负载条件下机械的效率变 化规律。
关键知识点回顾
1 2
机械效率定义
机械效率(共30张PPT)
机械效率 在物理学中，将有用功与总功的比值，叫做机械效率。
机械效率通常用百分数表示：
机械效率＝有 总 用 功 功100
如用字母η表示机械效率，则上式又可写成：
＝W有用 100 W总
注意：（1）机械效率η没有单位是一个比值 ； （2）对于实际机械，由于额外功的存在，总有 W有用＜W总，因此η＜100％。
额外功 2520J
砂子重100N
桶重20N
地面到三楼高6 m
1对砂子 做功
600J
有用功 600J
人拉滑轮做功
总功 720J 2对桶做功
120J
额外功 120J
砂子重100N 桶重20N
动
滑轮重10N 地面到三楼高6 m
在物理学中，将有用功与总功的比值，叫做机械效率。 （2）对于实际机械，由于额外功的存在，总有
第五节 机械效率
思考：
如何帮助小明的爸爸把50 块木料顺利地搬到房上？
可以使用的方法：
（1）起重机（杠杆） （2）斜面 （3）轮轴 （4）动滑轮（滑轮组）
起重机（杠杆）
斜面
小明利用动滑轮把 木料拉上四楼时，
手拉绳子做的功与 动滑轮对木料做的
功相等吗？
活动 11．7 再探动滑轮
如图所示，用手通过一个弹簧测力计沿竖直 方向匀速拉一个动滑轮，使挂在动滑轮下面
1
2
10
1.5
20
2
5
5
3.0
10
⑴实验中应 匀速拉弹簧测力计．
⑵第一次实验测得滑轮组的机械效率为____6__6_.；7 ％
第二次实验时滑轮组的机械效率 大于(选填“大于”、“小于
或“等于”）第一次实验时的机械效率．
机械效率ppt
案例三：某科研设备的效率分析
总结词
该科研设备的效率不稳定，受多种因素影响，如电源 波动、环境温度和操作人员技能等。
详细描述
科研设备的运行效率受到多种因素的影响。电源的波 动、环境温度的变化以及操作人员的技能水平都会对 设备的效率产生影响。此外，科研设备的运行过程中 往往需要进行复杂的操作和控制，如果操作人员不具 备相应的技能和经验，就会导致设备的运行效率降低 。因此，为了提高科研设备的机械效率，需要综合考 虑各种因素的影响，并采取相应的措施进行优化和控 制。
机械效率
汇报人：可编辑 2023-12-27
• 机械效率的定义 • 影响机械效率的因素 • 提高机械效率的方法 • 机械效率的应用 • 机械效率的案例分析
目录
01
机械效率的定义
定义
01
机械效率是指机械在工作中所做的有用功与总功的 比值，即输出功与输入功的比值。
02
有用功是指机械在工作过程中克服所有阻力所做的 功，总功是指输入到机械中的功。
案例二：某农业机械的效率分析
总结词
该农业机械的效率较高，主要得益于先进的设计和良好的维护。
详细描述
这款农业机械采用了先进的技术和设计理念，使得其在作业过程中能够高效地完成任务。同时，该机 械在维护方面也做得非常好，定期进行保养和检查，确保机械始终处于良好的工作状态。此外，操作 人员的培训和指导也使得机械能够发挥出最佳的工作效率。
如飞机发动机、卫星姿态控制系统等，机械效率的提高有助于提升航空
航天技术的水平和安全性。
05
机械效率的案例分析
案例一：某工厂的机械效率分析
总结词
该工厂的机械效率较低，主要原因是设备老化、维护不当和操作不规范。
运动副的摩擦和机械效率讲解
2. 连杆2为示力体，判定相对角速度23、21的方向
V等速 A Q 3 23 K 4
2 21 P
1
B
21
返回
3. 杆2受压 ,并为二力杆,其两端总反力方向相反,在同 一条直线上。判定出两端总反力R32、R12方向如图。
V等速
Q
A
3
23
2
21
R12
1 B
返回
R32
4
P
22
3.4 考虑摩擦时机构的静力分析
Qv Q P0 以力的形式表达 Pv P P
以力矩的形式表达
30
（2）同样的驱动力
以力的形式表达
Q = = Pv P Q0
Qv Q
以力矩的形式表达
Mr = M r0
31
二 、机组的效率
1.串联
Nd N1
1 2
N2
Nk-1
K
Nk
系统的总效率：
Nk N1 N 2 N 3 Nk = = . . = 1.2 .3 k Nd Nd N1 N 2 Nk -1
二、止推轴颈转动副
• 自学
18
例1 :图示为一偏心夹具。已知：轴颈rA、fv， 偏心距e，圆盘r1 及其与工件之间f。
求：撤去力P，仍能夹的楔角。
o r e 1 2
19
rA
1
P
o1
•P去除后，R21为主动力，当其与摩擦圆相切或相割时， 自锁。 •即：OC-CB
•e Sin()-r1Sin •arcSin [(r1Sin+)/e] +
V3
1
⒊分析力已知的构件1，
⒋分析力未知的构件3，
机械效率ppt
汇报人：可编辑 2023-12-23
目录 CONTENTS
• 机械效率概述 • 机械效率的计算方法 • 提高机械效率的方法 • 机械效率的应用场景 • 机械效率的局限性 • 未来机械效率的发展趋势
01
机械效率概述
定义与意义
定义
机械效率是指机械在工作中所做的有 用功与总功的比值，通常用百分数表 示。
实际机械效率
定义
实例
实际机械效率是指实际使用中的机械 效率，考虑摩擦、空气阻力等因素。
对于实际使用的滑轮组，实际机械效 率可能因为摩擦和空气阻力而低于理 论值。
计算公式
$eta_{实际} = frac{W_{有用}}{W_{输 入}} times 100%$，与理论机械效率 的计算公式类似，但需要考虑实际因 素。
05
机械效率的局限性
能耗问题
能源消耗
机械效率低下意味着在转换能量 过程中会有较大的能量损失，这
会导致能源的浪费。能源依赖低机械效率意味着需要更多的能源 来维持设备的运行，这增加了对能 源的依赖，并可能导致能源短缺问 题。
温室气体排放
由于能源消耗增加，低机械效率可 能导致温室气体排放量增加，加剧 全球气候变化。
高效储能技术
如锂离子电池、超级电容器等，能够实现能量的快速储存和释放，提高能源利用效率。
THANKS
THANK YOU FOR YOUR WATCHING
计算公式与实例
计算公式
除了理论机械效率和实际机械效率，还有瞬时效率和平均效 率等不同形式的机械效率计算公式。根据具体需求选择合适 的计算公式。
实例
以斜面为例，斜面的机械效率可以计算为$eta = frac{W_{有 用}}{W_{输入}} = frac{Gh}{FL}$，其中$G$是物重，$h$是斜 面高度，$F$是拉力，$L$是斜面长度。
机械中的摩擦及机械效率
• 3．自 锁： ∵ N12 = Fy
•
∴ Fx/ F12 = Fy tgλ/ N12 tgψ = tgλ/ tgψ
• 1）λ>ψ: Fx > F12，滑块2加速滑动
• 2）λ=ψ: Fx = F12，滑块2维持原运动状态（等速运动或静止）
• 3）λ<ψ: Fx < F12，无论F多大，都不能使2运动，这种现象叫自
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机械中的摩擦及机械效率
§5—4转动副中的摩擦
• 转动副一般由轴和轴承相配合组成 • 轴 颈：轴上与轴承的配合部分。 • 径向轴颈：承受径向载荷的轴颈。
• 止推轴颈：承受轴向载荷的轴颈
•一．径向轴颈摩擦：
• 半径为r的轴颈２在径向力Ｑ和转矩Ｍ的
• 作用下在轴承１中等角速转动。在接触点
• b. 平衡条件: 对1: F + R31 + R21= 0
•
对2: R12 + R32 + Q = 0
• c. 图解如图5-4b
• F/sin(λ+ψ+ψ1)=R21/sin( 90°-ψ1)
•联解得: F = Qtg(λ+ψ+ψ1)
• 2)求F′: 此时Q为驱动力,V13等相对速度变向，R31等反
•二．η表示的自锁条件：
• ∵自锁是无论驱动力多大，都不能使机械运动的现象。其
•
实质是驱动力作的功总小于或等于最大摩擦力所作的功
•
，即 Wd- Wf≤0
• ∴自锁时： η≤0
•
•三．螺旋传动的效率η：
• 1．正行程： 此时，拧紧力矩M是驱动力矩，为： M =
• Qr2tg(λ+ψv)理想拧紧力矩Mo：
机械中的摩擦和机械效率
机械中的摩擦和机械效率摩擦的概念与形成摩擦的定义摩擦是指当两个物体相对运动时产生的阻力。
在机械系统中，摩擦是不可避免的现象，它会导致能量的损失和机械效率的降低。
摩擦的形成原理摩擦的形成是由于两个物体表面之间的不规则性。
当两个物体接触时，它们的表面不是完全光滑的，而是存在微小的凹凸不平。
当物体相对运动时，这些凹凸不平之间会发生相互摩擦，产生摩擦力。
摩擦对于机械效率的影响摩擦力会导致机械系统能量的损失，从而影响机械效率。
机械效率是指机械系统输出的有用功与输入的总功之比。
能量的损失摩擦力会产生热能，使得能量转化为无用的热能而丧失，从而降低机械系统的效率。
例如，在汽车的发动机中，摩擦会导致内部机械部件的磨损和发热，从而损失了一部分能量。
机械效率的计算机械效率可以通过以下公式计算：机械效率 = 有用输出功 / 总输入功其中，有用输出功指机械系统实际产生的有用功，总输入功指输入到机械系统中的总功。
提高机械效率的方法为了提高机械效率，减少摩擦损失，可以采取以下方法。
润滑润滑是减少摩擦的有效方法之一。
通过在两个物体表面之间添加润滑剂，可以减少表面之间的直接接触，从而减少摩擦力的发生。
常用的润滑方式包括润滑油和润滑脂等。
表面处理表面处理是减少摩擦的另一种方式。
通过优化物体表面的光滑度和平整度，可以减少表面间的摩擦力。
常见的表面处理方式包括磨光、喷涂和镀膜等。
使用轴承在机械系统中使用轴承可以降低运动部件之间的摩擦，并减少能量的损失。
轴承能够提供光滑的运动平台，减少直接接触导致的摩擦力。
减少机械件的磨损机械件的磨损会增加摩擦力并减少机械效率。
因此，定期维护和更换磨损部件是提高机械效率的重要手段。
结论摩擦是机械系统中不可避免的现象，会导致能量的损失和机械效率的降低。
了解摩擦的概念和形成原理，以及摩擦对机械效率的影响是非常重要的。
通过采取润滑、表面处理、使用轴承和减少磨损等方法，可以有效地提高机械效率。
最终目标是减少摩擦损失，提高机械系统的能量转化效率，实现更高的工作效能。
机械原理——5.摩擦与效率
90 0 + ϕ
ϕ
α +ϕ Q
注意 : R12 = R21
90 −ϕ
0
R21
900 −α −ϕ
P = Q tan(α + 2ϕ )
P0 = Q tan α
P0 tan α η= = P tan(α + 2ϕ )
P
α + 2ϕ ≥ 900 , 发生自锁 发生自锁. 当
机械原理第四章 16
2.反行程 2.反行程
2
Q e Q
1
dF
Md
r
R21
ρ
机械原理第四章
4
3）确定机构中运动副总反力方向的步骤 （1）从二力杆开始； ）从二力杆开始； （2）在不考虑摩擦力的情况下，初步确定总反 ）在不考虑摩擦力的情况下， 力的方向； 力的方向； （3）再考虑摩擦，确定出移动副或转动副中总 ）再考虑摩擦， 反力的真实作用线的方位。 反力的真实作用线的方位。 **注意： **注意： 注意
22
η′ =
机械原理第四章
的取值范围； （3）正行程不自锁而反行程自锁时α、β的取值范围； 正行程不自锁而反行程自锁时α
①正行程不自锁条件
tgα tg ( β − 2ϕ ) η= ⋅ tg (α + 2ϕ ) tgβ
须满足: 须满足:
两个机构均不能自锁! 两个机构均不能自锁!
900 > α > 0 0 α + 2ϕ < 900 0 β − 2ϕ > 0 β < 900
第五章
运动副的摩擦和机械效率
一．运动副中的摩擦； 运动副中的摩擦； 二．考虑摩擦时机构的受力分析； 考虑摩擦时机构的受力分析； 三．机械的效率计算； 机械的效率计算； 四．机械的自锁条件分析。 机械的自锁条件分析。 重点: 考虑摩擦时机构的受力分析; 重点: 考虑摩擦时机构的受力分析; 机械的自锁。 机械的自锁。 难点: 难点: 运动副中总反力作用线的确定 机械自锁条件的确定。 机械自锁条件的确定。
运动副的摩擦和机械效率
矩的方向与轴颈1相对轴承2的相 对角速度12的方向相反。 • 3）总反力R21与载荷Q 大小 相等，方向相反。 （力的平衡条件）
运动副的摩擦和机械效率
3.自锁条件
• 将载荷Q 和驱动力矩Md合成一合力Q'。
•a
• 若：1) a= , Q ‘与摩擦圆相切,
• 在实际中常利用楔形来增大所需的摩擦力。
•
如：V带传动和三角螺纹联接。 运动副的摩擦和机械效率 •返回
3.2 螺旋副的摩擦
运动副的摩擦和机械效率
一、 矩形螺纹螺旋副中的摩擦
•1.正行程（拧紧螺母）
•相当于滑块2在P作用下 沿斜面等速上升。
• 拧紧螺母所需力矩：
•P
• M=r0Qtan(+)
•2.反行程（放松螺母）
•如图所示，设串联部分效率为 • •并联部分效率为
•系统的总效率：
运动副的摩擦和机械效率
三、自锁的效率条件式
• 当 Wd Wf ，0 时，原来静止的机械，不能使其 运动，即发生自锁。
• 所以，自锁的效率条件式：
•
0
运动副的摩擦和机械效率
• 一般情况下，机械有正、反两个行程（工作行 程、非工作行程），它们的机械效率、 '一般并 不相等。
• 拧紧螺母和放松螺母时所需的力矩
分别为：
•
M=r0Qtan(+ v)
•
M'=r0Qtan( v)
• 因v ，故三角形螺纹的摩擦力矩较大，宜用于联 接紧固。矩形螺纹的摩擦力矩较小，宜用于传递动力。
运动副的摩擦和机械效率 •返回
3.3 转动副中的摩擦
机械效率PPT课件(人教版)
一些机械的机械效率
起重机：40%～50% 滑轮组：50%～70%
10
抽水机：60%～80% 柴油机： 28%～40%
11
1 2
一台起重机将重3600 N的货物提高4 m。 如果额外功是9600 J，起重机做的有用功是 多少？总功是多少？机械效率是多少？起重 机在哪些方面消耗了额外功？
W总=Fs=120N×4m=480J
η=W有/W总×100℅
=400J/480J×100%
=83.3%
探究二：滑轮组的机械效率
滑轮组竖提
W有
W总
Gh Gh
Gh
Fs F nh G G动 nh
n
n
G G G动
1
6 探究二：滑轮组的机械效率
1 7
4、滑轮组的机械效率 使用同一滑轮组，所提物体
4.克服摩擦做功
3
要提升沙，必须将 动滑轮和口袋也提 升，同时还要克服 摩擦做功。这些功 是对人们无用但又
不得不做的功：
额外功。
有用功和额外 功之和等于总
功。
W总= W有+ W额 W总=Fs
提升沙是目的， 有利用价值，对 沙做的功是对人
们有用的功：
有用功。
3、总功：有用功与额外功之W有和=G沙h4 Nhomakorabea1
3 解:起重机提高物体的力等于物体的重力 F=G=3600 N 起重机提升重物所做的有用功 W有=Fh=Gh=3600 N×4 m=14400 J=1.44×104 J 起重机做的总功 W总=W有+ W额=14400 J+9600 J=2.4×104 J 因此,起重机的机械效率 η= W有/W总=1.44×104 J/2.4×104 J=60%
机械效率和摩擦损耗
机械效率和摩擦损耗机械效率和摩擦损耗是机械工程领域中一个重要的概念。
机械效率是指机械设备或系统转换输入能量到输出能量的效率，而摩擦损耗则是指由于摩擦而导致的能量损失。
本文将探讨机械效率和摩擦损耗的概念、影响因素以及相关的解决方法。
一、机械效率的概念机械效率是衡量机械设备或系统能量转换效率的重要指标。
它通常用百分比来表示，计算公式如下：机械效率 = 输出能量 / 输入能量 * 100%机械效率越高，表示机械设备或系统能更有效地将输入能量转换为输出能量，从而最大程度地提高能源利用效率。
二、摩擦损耗的概念摩擦损耗是机械设备运行中不可避免的能量损失，是由于摩擦而产生的热能损失和机械能损失。
摩擦损耗通常被视为机械效率低下的主要原因之一。
三、机械效率和摩擦损耗的影响因素1.材料选择：摩擦损耗与材料之间的相互作用密切相关。
选择适合的摩擦材料可以降低摩擦损耗，从而提高机械效率。
2.润滑状态：合适的润滑可以减少摩擦损耗，改善机械效率。
润滑剂的选择和润滑膜的形成对摩擦损耗起着重要作用。
3.设计和制造误差：机械设备的设计和制造误差会导致不必要的摩擦损耗。
精确的制造和优化的设计可以减少这些误差，提高机械效率。
4.负荷变化：机械设备在不同负荷下的效率可能有所不同。
合理控制负荷变化范围，可以减少能量损失，提高机械效率。
五、提高机械效率和降低摩擦损耗的方法1.使用高效能设备：选择具有高机械效率的设备可以降低摩擦损耗。
2.优化润滑：选择适当的润滑方式，使用高质量的润滑剂，并定期维护润滑系统，以降低摩擦损耗。
3.合理配置设备：通过减少垃圾部件或设备、合理布置设备来减少摩擦损耗。
4.提高制造质量：精确的制造和装配可以减少机械设备的摩擦损耗。
5.优化运行参数：适当调整机械设备的运行参数，如转速、负荷等，可以提高机械效率和减少摩擦损耗。
总结机械效率和摩擦损耗是机械工程中重要的概念。
通过正确选择材料、优化润滑、改善设计和制造质量、合理配置设备以及优化运行参数等手段，可以提高机械效率，降低摩擦损耗，最大程度地利用能源资源。
机械中的摩擦和机械效率
Q — 生产阻力
VF 、 VQ — 分别为 F、 Q作用点沿各自作用线方向的速度
理想机械中( Wf = 0， 0 = 1) 设克服同样的生产阻力Q 所需要的驱动力为F0
由 F0 VF Q VQ
Q VQ Q F0 F0
F VF F Q F
VQ F0 VF Q
代入(P115 a)得 (P115 c)
转动副自锁条件 h 移动副自锁条件
F R21
四、螺旋机构的效率和自锁
螺旋副（螺母与螺杆）的相对运动 滑块沿斜面运动 假设：1）载荷分布在中线上 2）单面产生摩擦力
1.斜面机构的效率和自锁
1） 滑块沿斜面等速上行
力分析 P Q R21 0
驱动力 P Q tg( )
P
P0 Q tg
自锁性好，用于联接。
§3 机械效率和自锁
一、 机械效率
1）定义
机械在一个稳定运动周期内，根据能量守恒定律可知
输入功 = 输出功 + 损失功
即
Wd = Wr + Wf
式中: Wd — 输入功
在 Wd 相同的条件下
高，即效率越高。
（5-1） Wr — 输出功 Wf — 损失功 Wf Wr 说明机械对能源的利用程度越
机械效率是衡量机械工作质量的重要指标
2 ）效率的几种表达方式
功
Wr Wd W f 1 W f
Wd
Wd
Wd
（5-2）
功率
Wr Wr / t Nr Nd N f 1 N f
Wd Wd / t Nd
Nd
Nd
（5-2´）
力
Nr QVQ
(P115 a)
Nd FVF
F — 驱动力
摩擦力对机械效率的影响
摩擦力对机械效率的影响摩擦是在物体之间相互接触时产生的一种力或者阻力，它对机械装置的效率产生了影响。
本文将探讨摩擦力对机械效率的影响，并探讨如何减小摩擦力以提高机械效率。
一、摩擦力的作用与影响摩擦力是由于物体之间表面粗糙度和相互接触产生的，它对机械装置的效率产生了直接影响。
摩擦力阻碍了机械装置的正常运动，并导致能量的损耗和热能的产生。
因此，降低摩擦力对于提高机械装置的效率非常重要。
二、减小摩擦力的方法为了降低摩擦力，以下是几种有效的方法：1. 润滑：通过使用润滑油、润滑脂或其他润滑剂来减少物体表面之间的直接接触，从而降低摩擦力。
润滑可以在机械部件之间形成一层保护膜，从而减少摩擦和磨损。
2. 表面处理：通过对物体表面进行处理，如抛光、镀层或涂层，可以减少表面粗糙度，从而降低摩擦力。
表面处理可以改变物体表面的摩擦系数，使得物体之间的摩擦减小。
3. 使用滚动替代滑动：当物体之间的相对运动是滑动时，摩擦力比较大。
而当物体之间的相对运动是滚动时，摩擦力相对较小。
因此，在设计机械装置时，尽可能使用滚动替代滑动，可以减小摩擦力，提高机械装置的效率。
4. 物体重量的平衡：当物体之间的重量不平衡时，会产生附加的摩擦力。
通过平衡物体的重量，可以减小摩擦力，提高机械装置的效率。
5. 减少接触力：通过减少物体之间的接触力，可以减小摩擦力。
例如，减小物体受力面积或者缩小物体之间的接触面积，可以减少摩擦力的大小。
三、摩擦力与机械效率的关系摩擦力对机械装置的效率有着直接影响。
摩擦力的存在导致机械装置产生能量损耗和热能的产生，从而降低了机械装置的效率。
因此，降低摩擦力，提高机械装置的效率成为工程设计的重要目标之一。
通过减小摩擦力，可以使机械装置的动力损失减少，从而提高机械效率。
例如，在汽车的发动机中，通过在活塞环和汽缸壁之间涂抹润滑油，可以减小摩擦力，提高发动机的功率输出效率。
此外，减小摩擦力还可以降低机械装置的磨损程度，延长机械装置的使用寿命。