机械原理课件第12章机械的效率与自锁(20200527165503)

进阶习题
进阶习题1
用动滑轮将重400N的物体提升5m，拉力F做的功是1000J，求动滑轮的机械效率．
进阶习题2
用滑轮组提升重物时，重物上升的高度为1m，拉力F做的功为200J，不考虑滑轮重和摩擦， 则拉力F的大小及动滑轮的机械效率分别为( )
进阶习题3
用滑轮组提升重物时，重物上升的高度为1m，拉力F做的功为200J，不考虑滑轮重和摩擦， 则拉力F的大小及动滑轮的机械效率分别为多少？
公式
01
机械效率的公式为：$eta
=
frac{W_{有用}}{W_{总}}$
02
其中，$eta$表示机械效率， $W_{有用}$表示有用功，$W_{总 }$表示总功。
单位
机械效率的单位是百分比，表示为百 分数。
例如，如果机械效率为80%，则表示机 械效率为80%。
02
机械效率的原理
有用功和总功
谢谢观看
高阶习题
1 2
高阶习题1
用滑轮组提升重物时，物重G=6×10^3N，滑轮 组的机械效率为80%，拉力F做的有用功是多大？
高阶习题2
用滑轮组提升重物时，物重G=6×10^3N，滑轮 组的机械效率为80%，拉力F做的总功是多大？
3
高阶习题3
用滑轮组提升重物时，物重G=6×10^3N，滑轮 组的机械效率为80%，拉力F的大小为多少？
提高生产效率
机械效率的提高意味着生产过程 中能量的利用率更高，从而提高
了生产效率。
降低能耗
机械效率的提高意味着生产过程 中能量的损耗更少，从而降低了
能耗。
增强市场竞争力
机械效率的提高可以降低生产成 本，提高产品质量，从而增强企
业的市场竞争力。

l2/m
杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂。
F1 l1 F2 l2
3．练习
l1＝3l2，F1是F2的＿＿＿倍。 F1:F2＝2:5，l1:l2＝＿＿＿＿。 l1:l2＝4:3，F2＝60 N，F1＝＿＿＿。 F1＝15 N，F2＝75 N，l1＝15 cm，l2＝＿＿＿。
三、生活中的杠杆：
② 图示杠杆的力臂
例：画出图中力F对 支点O的力臂l 。
l
O
F
例 一块截面积为矩形ABCD的均匀金属块重 2 000 N，它的长宽之比为4:3，将它置于水平地 面上如图所示，若在A点用力F抬起金属块的一
端，则力F至少为 800 N。
A
B
l1
D
l2 C
G
F l1 G l2
2．探究杠杆的平衡条件 ① 调节杠杆在水平位置平衡 ； ② 获取实验数据； ③ 归纳结论。
A．启瓶器 B．切纸铡刀 C．食品夹 D．羊角锤
2．小阳同学在做“探究杠杆平衡条件”的实验时， 他把杠杆挂在支架上，发现左端向下倾斜。 （1）若使杠杆在 水平 位置平衡，需把平衡螺母向
右 端调节。 （2）如果在杠杆的A处挂三个相同的钩码，则在B 处要挂 2 个同样的钩码，杠杆才能重新位置平衡。 （3）若在C处挂6 N的钩码，用弹簧测力计作用在B 点，要使杠杆在水平位置平衡，最小拉力的方向应 该竖直向上，此时弹簧测力计的示数为 2 N 。
（3）改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的 大小，再做几次实验。
（4）在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上 用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。将动力F1、阻 力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。
次数
1 2 3 4 5 6

2） 从生产阻抗力方面来判断 ） 由于当自锁时，机械已不能运动， 由于当自锁时，机械已不能运动，所以 这时它所能克服的生产阻抗力G将小于或等 这时它所能克服的生产阻抗力 将小于或等 于零， 于零，即： 自锁条件： 自锁条件：G ≤０ ０
为阻抗力时） 例1、斜面压榨机：在回弹力 作用下（F为阻抗力时）的 、斜面压榨机：在回弹力G 作用下（ 为阻抗力时 自锁条件(设 自锁条件 设：摩擦角均为ϕ ）
ρ
O
E
δ- φ A
δ
s
s1
O
C
E .
A
e
F D
FR23
ϕ B
e sin(δ −φ) − Rsinϕ ≤ ρ
结束
结论：若β ≤ ϕ，不论F多大，也无法使滑块移动 若
自锁条件
β ≤ ϕ
F
FR
β ϕ 1
V12
FR F
FR F ϕ
V12
ϕ
V12
2 不自锁
2 自锁(边界情况 自锁 边界情况) 边界情况 自锁
2
2、转动副的自锁条件 、 当回转运动副仅受单力F作用时 作用时： 当回转运动副仅受单力 作用时： 产生的力矩为： 产生的力矩为： M=F · a 注意到： 注意到：F ＝FR
2
η = G0 / G = tan (α -ϕ ) / tan α
F ′R21 α-φ G
三、机组的效率 1、串联机组的效率 、 P1 P2 …… Pk-1 Pd 2 1
k
Pk
Pk P P2 P3 Pk 1 η串 = = ⋅⋅⋅⋅⋅⋅ = η1η2η3 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ηk P P P P2 Pk−1 1 d d
F = F R 32 sin( α − 2ϕ ) / cos ϕ

第五章 机械的效率和自锁
输入功—在一个机械系统中，驱动力（或驱动力矩）所作的功 称为输入功，用Wd 表示;
输出功—在一个机械系统中，克服工作阻力（或驱动力矩）所 作的功，称为输出功，用Wr 表示;
损失功—在一个机械系统中，克服有害阻力（如摩擦阻力、空） 气阻力等）所作的功，称为损失功，用Wf表示;
机械在稳定运转时期，输入功等于输出功与损耗功之和，即：
G0、M0 — 理想工作阻力、理想工作阻力矩；
G、M — 实际工作阻力、实际工作阻力矩；
当需计算整台机器或整个机组的机械效率时，常用以下三种 方法，其中在实际设计中，更常用到的是实验法和经验法， 即确定机械效率的三种方法分别为： 计算法 实验法 —对于已有的机器，可以用实验法直接测得机械效率。 经验法 —对于正在设计和制造的机器，不能直接用实验法测
定效率，但由于各种机器都是由一些基本机构组合而 成，而这些基本机构的效率通过实验积累的资料却是 可以预先估定的，在已知这些基本机构和运动副的机 械效率后，就可以通过计算确定出整个机器的效率。 同理，对于由多个机器组成的机组，只要知道各台机 器的效率，就可以根据各机组的组合情况用计算的办 法求出该机组的总效率。（见P76表5-1） 三种不同机器组合的效率计算
Pd
Pd
令式中: Pr
Pd
得到机械效率的表达式为：
1
Pf
令： Pf Wf
Pd
Pd Wd
效率恒小于1
— 机械损失系数 1
由于机械摩擦不可避免，故必有： 0, 1
由以上公式可知：为使其具有较高的机械效率，应尽量减小 机械中的损耗，主要是磨擦损耗。这就要求：一方面应尽量 简化机械传动系统，使功率传递通过的运动副数目越少越好。 另一方面，应设法减少运动副中的磨擦，如采用滚动磨擦代 替滑动磨擦，选用适当的润滑剂及润滑装置进行润滑，合理 选用运动副元素的材料等。