机械中的摩擦及机械效率
学习简单机械的机械效率
学习简单机械的机械效率机械效率是指在机械工作中所能发挥的功率与输入的功率之比，也可以理解为机械装置将输入的能量转化为有用功的能力。
学习简单机械的机械效率对于理解机械原理以及提高工作效率都具有重要意义。
本文将探讨学习简单机械的机械效率以及如何提升机械效率的方法。
一、机械效率的定义和计算方法机械效率通常用η 表示，机械效率的计算公式如下所示：η = 有用输出功 / 输入功 × 100%其中，有用输出功是指机械装置所产生的实际有用功，输入功是指机械装置所接受的总输入功。
二、影响机械效率的因素1. 摩擦损耗：在机械运转中，由于物体间的接触而产生的摩擦力会损耗一部分能量，导致机械效率降低。
减小摩擦损耗的方法包括润滑、改善材料表面质量、减小表面粗糙度等。
2. 能量传递损失：在能量传递过程中，由于能量的转化和传输过程中损耗了一部分能量，也会导致机械效率的下降。
减小能量传递损失可以通过改善传动装置、提高材料的强度和刚度等方式来实现。
3. 内部能量损失：机械装置内部的零件运动过程中，由于摩擦和振动等原因，会产生内部能量损耗，进而降低机械效率。
减小内部能量损失可以通过优化设计、合理的材料选择和精确的加工工艺等方式来实现。
三、提高机械效率的方法1. 优化设计：在机械装置的设计过程中，合理设置齿轮齿数、曲轴的几何参数以及运动参数等，能够最大程度地提升机械效率。
2. 使用高效材料：选择高强度、低摩擦系数、良好抗磨损性和导热性的材料，能够降低能量损耗，提高机械效率。
3. 加强润滑：适当的润滑可以减小物体间的摩擦力，降低能量损耗。
选择合适的润滑剂和润滑方式，确保机械装置的正常运行。
4. 定期维护：定期进行机械装置的维护和保养，保持机械装置的良好状态，能够有效提升机械效率，并延长机械的使用寿命。
5. 运行条件的合理选择：合理选择机械装置的运行条件，包括温度、湿度、速度等因素的控制，能够减小能量损耗，提高机械效率。
综上所述，学习简单机械的机械效率对于了解机械原理、提高工作效率以及降低能量损耗都具有重要意义。
摩擦力对机械效率的影响教案二
摩擦力对机械效率的影响教案二一、引言摩擦力作为一种不可避免的力量，在日常生活中随处可见。
机械运动过程中，摩擦力对其效率具有重要影响。
本教案将介绍摩擦力的概念及其对机械效率的影响。
二、摩擦力的概念摩擦力是指两个物体接触面之间由于相互摩擦而产生的力量。
摩擦力的大小与物体表面之间的摩擦系数有关，与两个物体的质量大小无关。
三、摩擦力对机械效率的影响1.摩擦力降低机械效率在机械运动中，无论是传送带还是轴承，都离不开滚动、转动和滑动。
由于摩擦力的作用，机械运动必然会产生能量的损耗。
这些能量的损耗使机械效率降低。
例如，当轮胎在公路上滚动时，胎面和公路之间就产生了摩擦力。
摩擦力使得轮胎向后推了一定的距离，使燃油能耗增加。
同样的，当工业轴承在运转时，也会产生摩擦力。
由于这些摩擦力的存在，机械运动效率会降低。
2.减小摩擦力可提高机械效率减小摩擦力可以提高机械运动的效率。
例如，在汽车的发动机中，使用高温润滑油可以减小摩擦力，提高机械效率。
同样的，施加润滑油可以减少轴承下的摩擦力。
此外，机械设计人员还将机械零件之间的接触面进行优化，使得它们可以更好地配合，在机械运动过程中减少摩擦力的影响。
3.摩擦热影响机械效率摩擦热是摩擦力带来的另一个影响。
在机械运动过程中，由于摩擦力的存在，会产生一定的热量。
这些热量会影响机械效率。
例如，在机车的制动系统中，制动器和车轮之间的摩擦会产生大量的热能，这会导致机车的制动效率下降。
同样的，当机械零件在运动过程中发生大量的摩擦热时，会使温度升高，从而降低机械效率。
四、如何减小摩擦力提高机械效率为了减小摩擦力提高机械效率，有以下几个方面的建议：1.选择合适的材料。
不同的材料之间的摩擦力不同，机械设计人员可以根据需要选择摩擦系数较小的材料，达到减小摩擦力的目的。
2.减少接触面的压力。
减少接触面的压力是减小摩擦力的有效方法。
设计人员可以通过增加接触面积来分散力，从而降低接触面的压力，减少摩擦力的影响。
机械原理-转动副中的摩擦分析
ρω12
21
l ,
P作用在摩擦圆外
M M f , 加速转动
l ， P与ρ 相切
R21
M M f ，临界平衡
l ,
P与ρ 相割
M M f ， 构件自锁
l
转动副的自锁条件：
r
F
ρω12
21
驱动力作用线与摩擦圆相割
此时，无论怎样增大驱动力， 其驱动力矩Md(=Pl )总小于由 它产生的摩擦阻力矩Mf 。
R21
小
结
转动副中的摩擦分析
总反力的确定：
总反力R21作用线切于摩擦圆 总反力R21对轴心的力矩Mf 的方向与ω 12的方向相反
总反力R21与驱动力P大小相等、方向相反
转动副的自锁条件：
驱动力作用线与摩擦圆相割
第 12 章 机械中的摩擦和机械效率
移动副中的摩擦
转动副中的摩擦 机械效率 机械的自锁
转动副中的摩擦
P ——作用在轴颈上的
l
M
P
r
P
驱动力 距离轴颈中心为 l
等效于
一对心力P和转矩M
Байду номын сангаас
转动副中的摩擦分析
P产生反力集： N21
P
r
l
M
P
N21 N21
力平衡：
Mf N 21
F F21 21
P N 21
摩擦力： ∆F21 摩擦力矩： M f F21r N21 f r
N 21
总摩擦力矩：
M f M f N21 f r
kN21 fr kPfr
P
r
l
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。
第四章 第五章 机械中的摩擦和机械效率 习题及答案讲解
第四章第五章机械中的摩擦和机械效率1 什么是摩擦角？移动副中总反力是如何定的？2 何谓当量摩擦系数及当量摩擦角？引入它们的目的是什么？3 矩形螺纹和三角形螺纹螺旋副各有何特点？各适用于何种场合？4 何谓摩擦圆？摩擦圆的大小与哪些因素有关？5 为什么实际设计中采用空心的轴端？6 何谓机械效率？7 效率高低的实际意义是什么？8 何谓实际机械、理想机械？两者有何区别？9 什么叫自锁？10 在什么情况下移动副、转动副会发生自锁？11 机械效率小于零的物理意义是什么？12 工作阻力小于零的物理意义是什么？13从受力的观点来看，机械自锁的条件是什么？14 机械系统正行程、反行程的机械效率是否相等？为什么？15移动副的自锁条件是；转动副的自锁条件是；螺旋副的自锁条件是。
16机械传动中，V带比平带应用广泛，从摩擦的角度来看，主要原因是。
17 普通螺纹的摩擦矩形螺纹的摩擦，因此，前者多用于（传动、紧固联接）。
18 影响当量摩擦系数的因素有。
19如图所示由A、B、C、D四台机器构成的机械系统，设各单机效率分别为ηA,ηB,ηC,ηD,机器B、D的输出功率分别为N B,N D（1）该机械系统是串联，并联还是混联？（2）写出该系统输入总功率N的计算式。
20在如图所示的曲柄滑块机构中，已知各构件尺寸、作用在滑块上的水平驱动力F、各转动副处摩擦圆（图中用虚线表示）及移动副的摩擦角φ，不计各构件的惯性力和重力，试作出各构件的受力分析。
21图示楔块夹紧机构，各摩擦面的摩擦系数为f，正行程时Q为阻抗力，P为驱动力。
试求：(1 反行程自锁时α角应满足什么条件？（2）该机构正行程的机械效率η。
22 如图所示为由齿轮机构组成的双路传动，已知两路输出功率相同，锥齿轮传动效率η1=0.97，圆柱齿轮传动效率η2=0.98，轴承摩擦不计，试计算该传动装置的总效率η。
23在图示铰链机构中，铰链处各细线圆为摩擦圆，为驱动力矩，为生产阻力。
在图上画出下列约束反力的方向与作用位置：、、、。
机械原理
机械中的摩擦和机械效率
1.在外载荷和接触表面状况相同的条件下，槽面摩擦力比平面摩擦力大是因为槽面的法向
反力大于平面的法向反力。
2.两构件组成移动副，接触处材料一定时，当量摩擦系数取决于运动副元素的几何形状。
3.机械效率可以表示成理想驱动力与实际驱动力的比值。
4.下列关于并联机组的效率的说法正确的是并联机组的总效率介于机组所含机构中最小
效率和最大效率之间。
5.机械发生自锁的实质是驱动力所能做的功总是小于或等于克服由其可能引起的最大摩
擦阻力所需要的功。
在轴颈和轴承组成的转动副中，下述四种措施中，可以降低轴颈中的摩擦力矩的是略微增大轴承与轴颈的间隙，加注润滑油，减小轴颈的直径。
6.利用槽面接触来增大摩擦的实例有三角形螺纹，V带传动。
7.下列关于串联机组的效率的说法正确的是串联机组总效率等于各个机构效率的连乘积，
串联机组总效率小于机组中任一机构的效率，要提高串联机组的总效率应提高效率最低环节的效率。
8.可以作为机械自锁的判据的是阻抗力<0，驱动力作用于摩擦角之内，机械效率η< 0，
————。
9.在由构件1、2组成的转动副中，构件2对构件1的总反力R21方向的判定方法下列
_______除外。
R21对轴心的力矩方向与ω21的方向相反。
机械效率的三个变形公式
机械效率的三个变形公式机械效率是指机械设备在工作过程中所能转换的有用功与其所消耗的总能量之比。
对于描述机械效率的三个变形公式，分别是机械效率的定义公式、机械效率与摩擦功的关系公式以及机械效率的功率关系公式。
一、机械效率的定义公式机械效率的定义公式表达了机械效率与有用功与总能量的关系。
机械效率的定义公式如下：机械效率 = 有用功 / 总能量其中，有用功指机械设备所能完成的对外界做功的能量，总能量指机械设备所消耗的全部能量。
通过这个公式，我们可以计算机械设备的效率，从而评估其能量利用的程度。
机械效率越高，说明机械设备能够更好地将能量转化为有用功，能源的利用效率也就越高。
二、机械效率与摩擦功的关系公式机械效率与摩擦功的关系公式描述了机械效率与摩擦损失之间的关系。
机械效率与摩擦功的关系公式如下：机械效率 = 1 - 摩擦功 / 有用功其中，摩擦功指机械设备在工作过程中由于摩擦力而产生的能量损失。
这个公式告诉我们，机械效率的值与摩擦功的值成反比。
摩擦功越大，机械效率就越低，说明机械设备的能量利用效率较低，相对而言损耗的能量也就越多。
三、机械效率的功率关系公式机械效率的功率关系公式描述了机械效率与功率之间的关系。
机械效率的功率关系公式如下：机械效率 = 有用功 / 输入功率其中，输入功率指机械设备所消耗的总功率。
这个公式给出了机械效率与功率之间的直接关系。
机械效率越高，相同的有用功所需要的输入功率就越小，机械设备的能量利用效率也就越高。
机械效率的三个变形公式分别描述了机械效率与有用功与总能量的关系、机械效率与摩擦功的关系以及机械效率与功率之间的关系。
通过这些公式，我们可以更好地评估机械设备的能量利用效率，从而为提高能源利用效率提供指导。
在实际应用中，我们可以根据具体情况选择适用的公式进行计算和分析，以实现能源的高效利用。
三种四类简单机械的机械效率
2023三种四类简单机械的机械效率CATALOGUE目录•介绍•简单机械的机械效率•四种简单机械的机械效率比较•三种四类简单机械的优缺点分析•提高简单机械机械效率的实践意义•研究简单机械机械效率的现实意义•结论与展望01介绍简单机械的效率和性能是比较和评估各种机械的重要指标之一。
了解简单机械的机械效率可以帮助我们更好地选择和应用机械。
目的和背景简单机械是指由较简单构件组成的机械，包括杠杆、滑轮、斜面、螺旋和轮轴等。
杠杆是指一个固定支撑点上可以绕其旋转的刚性棒，其中支点为杠杆的固定支撑点，力臂为支点到力的作用点的距离，力矩为力与力臂的乘积。
滑轮是指一个带轮轴的圆盘，它可以绕其轴线旋转，并可以带动其他物体旋转。
斜面是指一个平面与水平面成一定角度的平面，它可以用于改变力的方向和大小。
螺旋是指一个带螺旋槽的圆柱体，它可以用于传递运动和旋转运动。
轮轴是指一个带轮盘的杆件，它可以用于传递运动和旋转运动。
简单机械的定义与分类02简单机械的机械效率机械效率是指机械在工作中所消耗的能量与所做有用功的比值，通常用希腊字母η表示。
机械效率的表达式为：η = W有用 / W总 = W有用 / (W 有用 + W额外)机械效率的定义1影响机械效率的因素23摩擦力是影响机械效率的主要因素之一，减小摩擦力可以提高机械效率。
摩擦力机械自重越大，需要克服自身重力的额外功就越多，机械效率就越低。
机械自重构件间的摩擦和空隙会导致能量损失，减小构件间的摩擦和空隙可以提高机械效率。
构件间的摩擦和空隙提高机械效率的方法优化设计可以减小摩擦力和机械自重，从而提高机械效率。
优化设计定期保养使用高效能材料改进操作方法定期保养可以减小构件间的摩擦和空隙，从而减小能量损失，提高机械效率。
使用高效能材料可以减小机械自重，从而减小额外功的消耗，提高机械效率。
改进操作方法可以减小摩擦力和构件间的摩擦和空隙，从而提高机械效率。
03四种简单机械的机械效率比较03等臂杠杆在等臂杠杆中，动力臂等于阻力臂，使用时既不省力也不费力，也不改变移动距离，因此总功也不变。
机械中的摩擦--机械效率和自锁
滑块沿斜面上升
现设滑块在水 平驱动力F作用下 沿斜面等速上升斜 面对滑块的总反力 为R，它与滑块运 动方向成 ， 根据平衡条件得
▪作力多变形，得
路漫漫其悠远
滑块沿斜面下滑
现设滑块在水 平力F’作用下沿 斜面等速下滑，斜 面对滑块的总反力 为R’，它与滑块 运动方向成 ， 根据平衡条件得
▪β为非矩形螺纹的半顶角。 ▪则当量摩擦系数为：
▪则当量摩擦角为：
路漫漫其悠远
拧紧力矩： 防松力矩：
路漫漫其悠远
5.1.3 转动副中的摩擦
▪ 转动副按载荷作用情况不同分为两种。 ▪１）轴颈摩擦：当载荷垂直于轴的径向的转动副摩擦 ▪２）轴端摩擦：当载荷平行于轴的几何轴线的转动副摩擦
路漫漫其悠远
▪ 轴颈摩擦
径ｒ０处的水
平力Ｆ代替， 即
▪拧紧螺母时，相当于滑块沿斜面上升：
▪松开螺母时，相当于滑块沿斜面下滑：
Ｍ‘为正值，为阻止螺母加速松退的阻力矩； Ｍ‘为负值，即为放松螺母所需的驱动力矩。
2. 三角形螺纹螺旋副中的摩擦
▪ 研究非矩形螺 纹时，可把螺母在螺 柱上的运动近似地认 为是楔形滑块沿槽面 的运动，而斜槽面的 夹角可认为等于
摩擦的优缺点： 1. 摩擦引起能量损耗，降低机械的效率。 2. 摩擦引起磨损，降低零件的强度、缩短机
械的寿命，降低机械的运动精度。 3. 摩擦发热，造成机械卡死。 利用摩擦工作，如带传动、摩擦离合器、制动
器等。 研究摩擦的目的：尽量减少其不利影响，充分
发挥其有用的方面。
路漫漫其悠远
5.1.1 移动副中的摩擦
机械中的摩擦--机械效率 和自锁
路漫漫其悠远 2020/4/2
主要内容：
1 几种常见运动副中摩擦问题的分析。 2 考虑摩擦时机构的受力分析。 3 机械效率的计算。 4 自锁现象及机构产生自锁的条件。
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：
机械原理(第5章 机械中的摩擦、机械效率及自锁)
二、转动副中摩擦力：
轴 轴承
轴径
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第五章 机械中的摩擦、机械效率及自锁
二、转动副中摩擦力：
1.轴径摩擦： 轴用于承受径向力放在轴承中的部分称为轴径。 1）摩擦力矩的确定： 设有径向载荷G作用的轴径1，在驱 动力矩Md的作用下，在轴承2中等速运动。 此时转动副两元素必将产生摩擦力以阻 止轴径向对于轴承的滑动。则：
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第五章 机械中的摩擦、机械效率及自锁
一、移动副中摩擦力的确定：
2）三角形螺纹螺旋中的摩擦：
β
β △N β △N
Q
△N
△N
β
Q
β－牙形半角
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第五章 机械中的摩擦、机械效率及自锁
一、移动副中摩擦力的确定：
2）三角形螺纹螺旋中的摩擦： 螺母和螺纹的相对运动完全相同两者受力分析的方法一致。 运动副元素的几何形状不同在轴向载荷完全相同的情况下， 两者在运动副元素间的法向反力不同接触面间产生的摩擦力不 同。 引入当量摩擦系数: 当量摩擦角: fv = f / cosβ
第五章 机械中的摩擦、机械效率及自锁
二、研究机械中摩擦的内容：
1.几种常见的运动副中摩擦的分析； 2.考虑摩擦时机构的受力分析； 3.机械效率的计算； 4.由于摩擦的存在而可能发生的所谓机械的“自锁” 现 象，以及自锁现象发生的条件。
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第五章 机械中的摩擦、机械效率及自锁
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第五章 机械中的摩擦、机械效率及自锁
机械工作与机械效率
机械工作与机械效率机械工作是指通过机械装置以及相关能源的作用，使物体发生位移、变形或者发挥某种功能的过程。
机械效率则是评估机械工作质量的指标，衡量了机械系统能够将输入的能量转化为有用输出能量的能力。
本文将探讨机械工作与机械效率的关系，并探讨如何提高机械效率。
一、机械工作的原理机械工作基于运动和能量转化的原理。
通过应用力和力臂的杠杆原理，将输入的力产生力矩，使物体产生转动。
这个过程中，输入的力和力的距离称为输入功，而通过机械装置产生的输出功则是机械工作的结果。
二、机械效率的定义机械效率是利用机械装置进行工作时，通过比较输出功与输入功的比值来衡量的。
机械效率通常用百分比表示，计算公式为：机械效率 = 输出功 / 输入功 × 100%机械效率衡量了机械装置将输入的能量转化为有用输出能量的能力。
高效率的机械装置能够最大限度地利用输入能量，提供更多的有用输出功。
三、影响机械效率的因素1. 摩擦：机械装置进行工作时，摩擦力会导致能量损失，降低机械效率。
减少摩擦可以提高机械效率，常见的方法包括使用润滑剂、改进零件的表面处理等。
2. 传动装置：传动装置的设计和制造质量直接影响机械效率。
高质量的传动装置能够减少能量损耗，提高机械效率。
3. 能量损耗：机械系统中的能量损耗包括声音、热能、振动等。
这些能量损耗会降低机械效率，因此减少能量损耗是提高机械效率的重要途径。
4. 设计和维护：合理的设计和及时的维护对于机械效率的提高非常重要。
充分考虑材料的选择、结构的合理性、装配的准确性等因素，以及对机械装置进行定期检查和保养，能够减少机械效率的下降。
四、提高机械效率的方法1. 优化设计：合理的设计对于提高机械效率至关重要。
通过分析和优化机械系统的结构，选择合适的材料和传动装置，可以减少能量损耗，提高机械效率。
2. 使用高效能源：选择高效能源，如节能电机、高效燃料等，可以提高机械效率。
同时，合理利用能源，并采取节能措施，也能够减少能量损耗。
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。
简单机械的机械效率总结
简单机械的机械效率总结简单机械是基本的机械设备，由简单的机械部件组成，旨在改变力的大小或方向。
机械效率指的是机械设备的输出工作与输入能量之间的比值，表示了机械设备的效能。
简单机械的有效能取决于多个因素，包括摩擦、气阻、结构损失等，下面将对简单机械的机械效率进行总结。
首先，简单机械的机械效率可以通过摩擦损失来衡量。
摩擦是指两个物体表面之间的接触力，它阻碍了物体之间的相对运动。
摩擦力的存在导致机械设备在工作过程中会有能量损失，机械效率会降低。
为了减小摩擦损失，可以采取润滑措施，如在摩擦表面上涂抹润滑油脂，或者使用滚珠轴承等减少直接接触的方式来降低摩擦力，从而提高机械效率。
其次，简单机械的机械效率还受气体阻力的影响。
气体阻力是指空气对物体运动的阻碍力，其大小受到物体形状、速度和介质密度等因素的影响。
气体阻力的存在使机械设备在运动过程中需要克服更大的阻力，引起能量损失，机械效率下降。
为了减小气体阻力，可以通过改变物体形状、减小速度或使用空气动力学原理等方法来降低阻力，提高机械效率。
此外，简单机械的结构损失也会对机械效率产生影响。
结构损失包括机械设备结构松动、零件磨损等因素。
这些因素会导致能量在传递过程中因为机械设备的松动或者摩擦而损失，机械效率降低。
为了减小结构损失，可以采取定期维护、检查和更换磨损零件等措施，从而保持机械设备的正常运转和高效工作。
最后，简单机械的机械效率还会受到外部环境因素的影响。
例如，温度、湿度、气压等因素都会对机械设备的工作效果产生影响。
在高温环境下，材料的膨胀会导致零件间隙增大，摩擦增加，从而降低机械效率。
在低温环境下，材料的收缩会造成零件间隙减小，导致机械设备卡住或转动困难，同样会降低机械效率。
因此，在设计和使用简单机械设备时，要考虑到环境因素对机械效率的影响，从而合理选择材料和控制工作环境，以提高机械效率。
总之，简单机械的机械效率受到多个因素的影响，包括摩擦、气阻、结构损失和外部环境等。
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力是我们日常生活中常常遇到的现象。
无论是走路时的鞋底与地面的摩擦，还是机械设备运转时的部件摩擦，摩擦力都在不断地影响着机械的效率。
本文将探讨摩擦力对机械效率的影响，并从不同角度分析其原因和可能的解决方法。
首先，我们来了解一下什么是摩擦力。
摩擦力是两个物体之间接触面上的力，它的大小与物体之间的粗糙程度、压力以及润滑情况等因素有关。
在机械设备中，摩擦力会导致能量的损失，从而降低机械的效率。
摩擦力对机械效率的影响可以从多个方面来分析。
首先，摩擦力会产生热量。
当机械设备运转时，由于部件之间的摩擦，会产生大量的热量。
这部分能量的损失会导致机械的效率降低，因为它没有被转化为有用的功。
为了减少这种能量损失，可以采取润滑措施，如使用润滑油或润滑脂来减少接触面的摩擦。
其次，摩擦力还会导致机械设备的磨损。
当两个物体之间发生摩擦时，会产生剪切力和磨损。
这种磨损会导致机械设备的寿命缩短，进而降低机械的效率。
为了减少这种磨损，可以采取表面处理措施，如涂覆耐磨材料或使用硬度较高的材料来减少摩擦。
另外，摩擦力还会导致机械设备的能量损失。
在机械设备中，能量的传递通常是通过传动系统来实现的。
当传动系统中存在摩擦时，会导致能量的损失。
例如，传动带或链条在传递动力时会产生一定的摩擦力，这会使得机械设备的效率降低。
为了减少这种能量损失，可以采取一些改进措施，如减小传动系统的摩擦面积、提高传动效率等。
此外，摩擦力还会影响机械设备的精度和稳定性。
当机械设备的部件之间存在较大的摩擦时，会导致系统的精度下降，从而影响机械的工作效率。
为了提高机械设备的精度和稳定性，可以采取一些措施，如使用高精度的部件、改善润滑情况等。
综上所述，摩擦力对机械效率有着重要的影响。
它会导致能量的损失、磨损、能量损失以及精度和稳定性的下降。
为了提高机械设备的效率，我们可以采取一些措施来减少摩擦力的影响，如改善润滑情况、减小摩擦面积、提高传动效率等。
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机械中的摩擦及机 械效率
§5—1 概述 §5—2移动副中的摩擦 §5—3螺旋副中的摩擦 §5—4转动副中的摩擦 §5—5机械效率和自锁条件
1．摩擦： 机械工作时，两运动副元素间既有相对运动又有相 互作用，故必存在 摩擦。 1）摩擦的不利方面： ①消耗能量，降低效率。 ②产生热量，温度↑→零件热胀.油润滑作用↓→妨碍机械 正常工作. ③使运动副元素磨损. 2）摩擦的有利方面： 如带传动、螺栓联接等都是靠摩擦正常工作的。 2．研究摩擦的目的： 在设计机械时，尽量发挥摩擦的有利方面，克服或减小擦 不利方面12 12
Fy 图5-2
N12 2 sin θ Fy 2
∴ 1对2的摩擦力F12为： F fN 12 12
N12
1 Fy sin θ
f Fy f v Fy sin θ
1．当量摩擦系数fv： fv= f/sinθ 2．当量摩擦角ψv： ψv =arctgfv= arctg(f/sinθ) 3．讨论： ∵ sinθ< 1 ∴ fv > f，也就是说，楔面摩擦总大于平面摩擦，所以在需要 增加摩擦力的场合可用楔面摩擦。
R31
Q
R21 R 32
(a)
图5-4
(b)
解:1）求F: a. 按∠(Rij,Vji) = 90°+ψ，定出R31等的作用方向如图. b. 平衡条件: 对1: F + R31 + R21= 0 对2: R12 + R32 + Q = 0 c. 图解如图5-4b
Q R12 sin[90 (λ ψ ψ1 )] sin(90 ψ1 )
三．斜面摩擦：
R 12
ψ
2 λ
λ
v
21
λ F R 12
λ +ψ
R 12
R 12
F
F 1 Q
ψ 2 Q
v21
λ Q
F 1
λ -ψ
Q
(b) 图5-3 滑块2与倾斜(a) λ角的斜面1组成移动副，滑块 2受到铅垂力 Q，水 平力F和1对2的总反力R12作用 1．正行程： 滑块2沿斜面等速上升，驱动力F可求出如下： ∵ 对2 R12 + Q + F = 0 ∴ F = Q·tg(λ+ψ) 2．反行程： 滑块2沿斜面等速下降。见图b，此时R12偏于法线 另一侧，ψ变号 F = Q·tg(λ-ψ) 1）λ>ψ时， F > 0 是维持2等速下滑所需施加的阻力。 2）λ=ψ时， F = 0 表示维持2等速下滑时无需施加任何水平 压力 3）λ<ψ时， F < 0 表示要使2等速下滑必须施加一水平拉力
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 力位于法线另一侧，ψ和ψ1前的符号改变.于是 F′= Qtg(λ-ψ-ψ1)
§5—3螺旋副中的摩擦
为简便起见,通常将螺杆看作斜面 ,螺母看作滑块,于是螺旋副中 的摩擦便成了斜 面摩擦. 一．矩形螺旋
N/2 Q d1 d2 d
F
λ π d2 图5-5
Q
l
N/2
F
1．正行程: 螺母在作用于中径园柱面内的外力矩M作用下克服轴向力 Q面拧紧。拧紧所需的外力矩M为: M = F r2 = r2 Q tg(λ+ψ) λ—螺纹的螺旋升角 ψ—摩擦角 2．反行程： 螺母在轴向载荷Q作用下而放松。此时相当于滑块沿斜面 下滑。维持等到速下滑的水平力F = Q tg(λ-ψ) M = r2 F = r2 Q tg(λ-ψ) 1）λ>ψ时， M > 0 表示需施加一外力矩M才能防止螺旋自 动松脱 2）λ<ψ时， M < 0 表示需施加一外力矩M才能拧松螺旋。 即此时螺旋是自锁的。 3）λ=ψ时， M = 0 这是自锁的临界情况。
例5—2．（见P.58.） 已知Q.ψ.ψ1.λ等,求 1）克服Q所需的水平推力F. 2）防止在Q作用下自行松脱所要施加的保持力F′
F
Q ψ1 R 32 v23 R 12 R 31 ψ1 2 λ ψ 1 λ v13 v12 R 21 F 3 90°-ψ 1
R12
90°+ψ1 ψ1 90°-（λ +ψ +ψ 1 ） ψ1 λ +ψ ψ1
§5—1 概述
§5—2移动副中的摩擦
一． 平面摩擦： N 12 R 12 φ ①滑块2与平面1组成移动副 ②滑块2受外力F作用，F可分解 成垂直于平面1的分力Fy和水 v 21 2 平分力Fx，∠（F，Fy）=λ 1．移动副中的总反力R12： F12 Fx 1 1）法向反力N12： 平面1对滑块2的法向反力N12与 λ Fy互为反作用力： N12 = -Fy F Fy 2）摩擦力F12： 图5-1 ①大小： F12 = fN12 = fFy ②方向： F12总是阻碍2相对1运动的，故必与V21 反向 3）总反力R12： R12 = N12 + F12
§5—4转动副中的摩擦
转动副一般由轴和轴承相配合组成 M Q 轴 颈：轴上与轴承的配合部分。 ρ 径向轴颈：承受径向载荷的轴颈。 o ω N 止推轴颈：承受轴向载荷的轴颈 R 2 r 一．径向轴颈摩擦： ψ F 1 B 半径为r的轴颈２在径向力Ｑ和转矩Ｍ的 图5-7 作用下在轴承１中等角速转动。在接触点 Ｂ，１对２作用有法向力N12和摩擦力F12 １．总反力R12： R12 = N12 + F12 １）大小和方向： 对２，ΣF = 0 得：R12 = -Q 即与Q等值反向 ２）作用线位置： 对２，ΣＭo = 0 得：R12ρ= M ρ= M/R12 = M/Q 即： R12 对 O 的矩总与 ω21 反向，且作用线总与摩擦园（见下 述）相切
二．三角形螺旋： 三角形螺旋相当于楔面摩 擦，由右图可见： N·cosβ = Q β N = Q/cosβ β 令： fv = f/ cosβ ψ1 = arctg fv 则 1．正行程（拧紧螺旋） M = r2 Q tg(λ+ψ2) 2．反行程（拧松螺旋） M = r2 Q tg(λ-ψ2)
N/2 N/2 图5-6
2．摩擦角ψ： 1）定义： ∠（N12,R12）= ψ 2) R12的方向： 总与V21成90°+ψ角，即∠（R12,V21）= 90°+ψ. 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 锁。 二．楔形面摩擦 θ θ 楔块2与V形槽1组成移动副 N N 2 2 楔角2θ，V形槽二侧面对2的 2 法向反力各为N12/2 1 按垂直方向的力平衡条件有：