机械效率 (10)
10机械的传动效率
摩擦圆半径：
总反力的确定：
R21——轴承2对轴颈1的总反力；
1
2
Q12
R21
Q12
R21
w12
2
1
Q12
R21
w12
2
1
转动副总反力方位线的确定：
自锁
第四章 运动副中的摩擦和机械效率
运动副中的摩擦
（2）轴端摩擦
非跑合轴端 p=常数
跑合轴端pr =常数
10.2.4 平面高副中的摩擦
2受拉力
作用力R12切于摩擦圆上方。
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 作用线切于A 处摩擦圆上方和B处摩擦圆的下方。
R32
R12
21
23
第四章 运动副中的摩擦和机械效率
运动副中的摩擦
R21
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：
机械效率表达形式：
功的形式： 功率的形式： 力的形式： 力矩的形式：
理想情况：
理想情况：
例10-1 计算斜面的效率
正行程：
反行程：
10.1.2 组合机构的效率
（1）串联
（2）并联
（2）并联
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。
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。
10.2.2 螺旋副中的摩擦
锐角螺纹摩擦分析
10.2.3 转动副中的摩擦
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:
第十章机械效率
于是该机构旳反行程效率为： ' Q'0 tan( 2)
Q'
tan
(3) 自锁条件
令 '≤0可得该斜面压榨机旳自锁条件： ≤2
上海海运大学专用
本章要点
1）机器运转旳三个阶段及其特点；
2）机械效率和损失系数旳定义；
3）机械旳效率计算公式，机组旳效率计算； 4）机械旳自锁及自锁条件； 5）经典机构旳效率计算公式及自锁条件。
一、机器旳机械效率
Wd Wr W f WG E E0
讨论稳定运转时期： Wd Wr W f
定义：
Wr Wd W f 1 W f 1
Wd
Wd
Wd
1
上海海运大学专用
W f —— 损失系数。
Wd
η —— 机器旳机械效率，效率。
(1) 变速稳定运转：在一种运动循环中讨论效率旳！
自锁条件： 0,
上海海运大学专用
螺母不会在Q力旳作用下自动下滑。
R
vA
F A
Q
B
2r0
p
2、三角螺纹-——相当于楔形滑块与楔形槽旳作用
楔形槽角： 90
γ：三角螺纹旳半顶角
° °
f
f
f
f sin sin(90 ) cos
arctg( f
cos
)
A B
正行程：正行程时: tg tg( )
(若将内部运动副中旳摩擦力或摩擦力矩作为外力或外力矩处理后， 一般情况下，机器内力系旳功为零。)
上海海运大学专用
W = Wd－Wr－Wf±WG =ΔE = E－E0
Wd ——驱动力旳动，即输入功； Wr ——生产阻力旳功，即输出功； Wf ——有害阻力旳功，即损失功； WG ——重力旳功。 W ——盈亏功 E——末动能，E0——初动能。
10简单机械和功
专题十简单机械及机械效率【中考要求】1、通过观察和实验，了解杠杆、定滑轮、动滑轮的结构和特点。
2、理解力臂的概念。
理解杠杆的平衡条件，能解决简单的问题。
3、知道机械功的概念和功率的概念。
4、理解机械效率的概念，并能计算杠杆、斜面及滑轮组的机械效率。
【考点集训】考点①杠杆1、在力的作用下，能够绕_________转动的硬棒（可以是弯曲的）叫做杠杆，这个固定点叫______。
_________的力叫动力，__________________的力叫阻力，从支点到动力的作用线的垂直距离叫做__________，从支点到阻力的作用线的垂直距离叫做_________。
2、杠杆的平衡条件用公式可表示为____________。
动力臂L1是阻力臂L2的n倍，动力F1就是阻力F2的______。
3、三种杠杆：（1）省力杠杆：动力臂______阻力臂，动力______阻力；这种杠杆，省了______，费了______。
（2）费力杠杆：动力臂______阻力臂，动力______阻力；这种杠杆，费了______，省了______。
（3）等臂杠杆：动力臂______ 阻力臂，动力______阻力；这种杠杆，既不省力也不费力。
考点②滑轮组１、定滑轮实质上是______杠杆；使用定滑轮不省______，但能改变_________。
2、动滑轮实质上是个动力臂是阻力臂_________倍的杠杆；使用动滑轮能省____________，但不能改变____________。
3、使用滑轮组既可以省力，又可以改变动力的方向；使用滑轮组时，不计阻力、绳重的情况下，绳子自由端的拉力为_______________。
4、奇动偶定原理：使用滑轮组时，直接承担重物的绳子段数为n。
若n为偶数时，则绳子的固定端挂在______滑轮上；若n为奇数时，则绳子的固定端挂在______滑轮上。
考点③功一个力作用在物体上，使物体在____________上通过一段______，这个力就对物体做了功。
机械效率全部公式
机械效率全部公式
机械效率是指机械设备或机械系统在工作过程中所产生的功率与机械设备或系统所消耗的总功率之比。
机械效率的计算涉及到多个方面，下面是一些常用的机械效率公式。
1.机械效率：
机械效率=有效输出功率/输入总功率
2.有效输出功率：
有效输出功率=输出功率-输槽损耗
3.输槽损耗：
输槽损耗=输槽输入功率-输槽输出功率
4.输槽输入功率：
输槽输入功率=驱动装置输出功率
5.输槽输出功率：
输槽输出功率=传动装置输出功率
6.传动装置输出功率：
传动装置输出功率=动力机构输出功率-传动装置损失功率
7.传动装置损失功率：
传动装置损失功率=减速机损失功率+联轴器损失功率+传动链损失功率
8.减速机损失功率：
减速机损失功率=减速机输入功率-减速机输出功率
9.减速机输入功率：
减速机输入功率=减速机输出功率+减速机损失功率
10.传动链损失功率：
传动链损失功率=链条传递功率-链条输出功率
11.链条传递功率：
链条传递功率=链条输入功率-链条损失功率
12.链条输入功率：
链条输入功率=链条输出功率+链条损失功率
13.机械效率（考虑传输机械的功率损耗）：
机械效率=传动装置输出功率/驱动装置输出功率
14.驱动装置输出功率：
驱动装置输出功率=输入功率-内螺母力矩功率损失（如螺杆、丝杠装置）
这些公式涵盖了机械效率计算中常见的各个方面。
需要根据具体的机械设备和系统的结构、动力传递方式以及功率损耗情况，选择适合的公式进行计算。
机械效率
机械效率学习目标：1、了解什么是有用功、额外功和总功2、理解什么是机械效率及计算方法3、通过实验探究影响机械效率的因素，找出提高机械效率的方法重点：通过实验探究知道机械效率的存在难点：通过实验探究知道机械效率的存在自主学习1、有用功、额外功和总功阅读P108页回答下列问题（1）提升重物是人们对做功，这部分功是有用的，这部分功叫（2）在提升重物时，有时不得不将动滑轮也提上去，此外还要克服绳和滑轮间的摩擦做功，这部分功是人们的但又不得不做的功。
这部分功是没用的，这部分功叫。
（3）总功：阅读P107图15.2-1，三幅图中，将重为100N的沙子运上三楼，哪种办法最好，哪种办法最不好？三幅图中，有用功，图额外功最少，图总功最少，图中有用功在总功中所占份额最多。
2、机械效率：阅读P108，回答下列问题（1）叫做机械效率（2）机械效率的公式：（3）提高机械效率的办法：是改进，使机械处于良好的自主探究：选择桌上实验器材，小组合作交流，设计实验方案，进行实验验证猜想器材：长木板，铁架台（带铁棒），方木块，刻度尺，弹簧测力计，(友情提示：1、匀速拉动。
2、拉力要与斜面平行。
3、读数要仔细准确。
)展示交流：1、光滑程度相同的斜面，倾斜程度越小，机械效率________，拉力_________，也就是越_____________。
2、斜面越省力，机械效率___________。
四、提高机械效率谈谈你的看法：1、联系实际说说提高机械效率的有效办法有哪些？（1）、采用减小_________是提高机械效率的有效办法。
如：____________________。
（2）、在力所能及的情况下，尽量增大_____也可以提高机械效率。
如_________________。
盘点收获：通过今天的学习，你有那些收获？请完成本节课知识梳理。
《机械效率》同步练习
机械效率同步练习班级：____________ 姓名：___________ 学号：___________一、选择题（本大题共10小题）1．下列关于功、功率、机械效率说法正确的是（）A．机械的功率越大，做功越快B．机械效率越高，做功越多，功率越大C．机械效率越高，做功越少，功率越大D．机械效率越高，做功越少，但功率不一定大2．关于功和机械效率，下列说法中错误的是（）A．完成同一项工作，额外功越少，机械效率越大B．使用机械，可以尽可能减小额外功，但是不可能让额外功为0C．使用滑轮组提升物体，所用力越大、物体运动速度越快，机械效率越大D．用机械做功时，有用功总是会小于总功，因此机械效率总是小于13．如图，斜面长s为1.2m、高h为0.3m，现将重为16N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，若拉力F为5N，拉力的功率为3W，则（）A．斜面的机械效率为75％B．拉力做的总功为4.8JC．物体沿斜面的运动速度是0.6m/sD．物体在斜面上受到的摩擦力是1N4．如图所示，用甲乙两个相同的滑轮将同样的钩码（滑轮重小于钩码重），缓慢提升相同的高度，则下列说法正确的是A．F1与F2大小相等B．甲的机械效率比乙高C．F1做的总功比F2多D．甲中绳子自由端移动的距离比乙大5．如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，物体与地面间的滑动摩擦力为48N（不计动滑轮重），则在此过程中下列说法正确的是（）A．有用功为120JB．拉力F的功率为40WC．滑轮组的机械效率为80%D．绳子自由端移动的距离为2m6．如图，这是一种塔式起重机，已知起重机上的滑轮组在匀速起吊330kg的物体时，滑轮组的机械效率是60%，g取10N/kg。
下列分析和计算错误．．的是（）A．起重机的吊臂AOB可视为杠杆B．增加起吊物体的质量，滑轮组的机械效率将减小C．物体上升2m，滑轮组所做有用功是6.6×103JD．物体上升2m，滑轮组所做总功是1.1×104J7．图显示的是甲、乙两机械的参数。
机械效率(含答案)
机械效率一、单选题(共10道，每道10分)1.做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。
此过程中，关于做功，下列说法正确的是( )A.对桶做的功是有用功B.对水做的功是有用功C.对水做的功是额外功D.克服自身重力做的功是总功答案：B解题思路：在此过程中，目的是提升水，必须要做的功是将水提升，所以人对水所做的功是有用功；而人克服自身重力所做的功、对桶所做的功是额外功；总功等于有用功与额外功之和，即人提升自己、水、桶所做的功为总功。
故B选项正确。
试题难度：三颗星知识点：做功的判断2.甲升降机比乙升降机的机械效率高，它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度。
则( )A.乙升降机提升重物做的有用功较多B.甲升降机的电动机做的额外功较多C.甲升降机的电动机做的总功较少D.乙升降机的电动机做的总功较少答案：C解题思路：甲乙两个机械分别将相同质量的物体匀速提升相同的高度，说明做的有用功是相同的。
根据机械效率的定义可知，当W有相同时，甲的机械效率高，则甲所做的总功较少；又，可知，甲所做的额外功也较少。
故C选项正确。
试题难度：三颗星知识点：机械效率3.下列关于机械效率的说法正确的是( )A.杠杆的机械效率一定大于动滑轮的机械效率B.滑轮组的机械效率一定大于动滑轮的机械效率C.随着科学技术的发展，机械效率可能会大于100%D.机械效率不可能达到100%答案：D杠杆、动滑轮、滑轮组的机械效率与机械的自重、物重、摩擦等多个因素都有关，故不能确定哪一个机械的机械效率高。
故A，B选项错误。
任何机械都存在摩擦和自重等因素，使用过程中都需要做额外功，故机械效率永远小于100%，故D选项正确。
试题难度：三颗星知识点：机械效率4.甲机械的机械效率较高，乙机械的功率较大，关于两机械做功的比较，下列说法正确的( )A.甲做的有用功一定比乙多B.乙做的有用功一定比甲多C.甲做的有用功在其总功中占的百分比大D.乙做功没有甲做功快答案：C解题思路：根据机械效率的定义可知，机械效率越高，则有用功在总功中所占的百分比越大，故C选项正确；只有当总功一定时，才能说明机械效率高的机械做的有用功多，否则无法判断，故A，B选项错误。
《机械效率》教学设计优秀10篇
《机械效率》教学设计优秀10篇机械效率的教学设计篇一教学目标1、知道有用功、额外功、总功2、理解机械效率，会计算机械效率教学重点1、理解机构效率2、探究斜面的机械效率教学难点理解机械效率教学准备课件，导学案教学方法先学后教，学案导学，合作达标教学后记教学环节教师活动学生活动备注一、创设情景，明确目标一、引入新课小明家最近买了一处新楼房，三楼。
想把洗手间、厨房装修一下，需把沙子运到三楼。
请同学们根据需要，选择器械帮助小明家解决这个问题，看看哪个小组选的办法最好？二、进行新课假如用动滑轮提升沙子，请同学们观着提沙子的过程。
对谁做的功是我们需要的？（板书有用功：我们所需要的功。
）哪部分功是我们不需要，但不得不做的？（板书额外功：工作时，对于额外负担所不得不做的功。
）一共做的功等于什么？（板书总功：有用功与额外功之和。
）假如我们用下面三种方法搬运沙子，你认为哪一种方法最好？为什么？讨论回答。
（第三种方法最好，因为第三种方法做的额外功最少。
）工作中，我们总是希望额外功越少越好；也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。
在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。
（板书机械效率：有用功在总功中所占的比例）表示机械效率；W有表示有用功；W总表示总功。
那么，机械效率应该怎样表示？根据公式计算，上面斜面的机械效率是多少？（机械效率没有单位，小于1，常用百分数表示。
）师：同学们，刚才我们知道上面斜面的机械效率，任何斜面的机械效率都一样吗？请同学们再来观察用斜面推物体的情景。
下面我们探究斜面的机械效率（板书探究：斜面的机械效率。
）通过观察上面用斜面推物体的情景，对斜面的机械效率你能提出什么问题？提出问题。
（斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有什么关系？斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有什么关系？）请同学们猜想上面提出的问题。
根据提出的问题和做出的猜想，选择其中的一个问题进行实验，设计出实验的方案。
小组讨论，设计实验的方案。
机械效率
机械损失功率： 机械损失功率： ξ = Wf / Wd
η + ξ = 1 损失不可避免 Wd → ξ > 0； η < 1 ；
§10-1 机械的效率
一、机械效率及其表达形式
2、机械效率的几种表达方式 、 1）功表示法 ： （力矩）Wr / Wd = 1 - Wf / Wd （力矩） ）理想驱动力 力矩） 理想驱动力（ η = 实际生产阻力（ 实际生产阻力 力矩）
§10 -1 机械的效率
三、机组的效率
3、混联机组的效率 、 分清输入、输出路线， 分清输入、输出路线，分别计算 ∑Nr 和 ∑ Nd
∑N η= ∑N
r d
三、机组的效率
§10 -1 机械的效率
∑Nd N1 1 N1′ N2 2 N2′
Ni' = Niηi ∑ Nr
2、并联机组的效率 、
' ' ' N r ∑ N r N 1 + N 1 + ⋯⋯ + N k η并 = = = N d ∑ N d N 1 + N 1 + ⋯⋯ + N k
… …
Nk N Nk ′
§10 -1 机械的效率
三、机组的效率
1、串联机组的效率 、 Nd N1 2 N2 …… Nk-1 k Nk
1
η串
Nk Nk N1 N 2 N 3 = = ⋅⋅⋅⋅⋅⋅ = η 1η 2η 3 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅η k Nd Nd N1 N 2 N k −1
结论 1）串联机组的总效率等于各级效率的连乘积。 ）串联机组的总效率等于各级效率的连乘积。 2） η i <1 → 串联机器越多，机组的效率就越低。 ） 串联机器越多，机组的效率就越低。 3）串联机组的总效率必小于任一局部效率（ η串 < ηmin )。 ）串联机组的总效率必小于任一局部效率（ 。 4）提高串联机组的效率→减少串联机器的数目和提高 ηmin。 ）提高串联机组的效率 减少串联机器的数目和提高
机械原理(机械的效率和自锁)
2. 每一路的总效率分别为：
2
1
18 12 34 56 78
0.953 0.92 0.79
114 12 910 1112 1314
0.953 0.92 0.79
6
5
11 12
84
3 13
7
9 10
14
3.
整个机构的总效率为：
Pri
Pdi
Pri
Pdi
2
1
Pri P8 P14
小结： 用驱动力或驱动力矩表示的效率公式为：
F0 M 0
FM
用工作阻力或工作阻力矩表示的效率公式为：
G M
G0 M0
F0、M0 —理想驱动力、理想驱动力矩；
F、M —实际驱动力、实际驱动力矩；
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。
解：1. 分析机构 该机构为混联机构
串联部分：圆柱齿轮1、2
并联部分：锥齿轮3、4；5、6；
7、8 ； 9、10。
2. 分别计算效率
10
864
2
（1）串联部分： 12 0.95
（2）并联部分：
9
7 5 31
310
P4 P6 P8 P10 P4 P6 P8 P10
34 56 78 910
6
5
11 12
Pdi
P8
18
P14
114
Pri
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机械效率
江夏区大桥中学周祥明
教学目的：1、能理解为什么使用机械不省功，即理解机械效率。
2、能正确找到有用功、额外功、总功。
3、会利用机械效率的公式进行相关计算。
教学重点：能结合实例认识什么是有用功、额外功、总功；
会利用机械效率的公式进行相关计算。
教学难点：会分析影响机械效率的因素，能提出提高机械效率的办法。
教学过程：
一、导入
生活中我们常常会遇到效率这个词，例如工作效率、学习效率等，利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及到效率的问题，我们称为机械效率。
要研究机械效率，就要先研究机械做功的情况。
二、共同探究
１、（出示投影）不使用机械直接提升物体做功与使用机械提升物体做的功相同吗？
甲图：（１）弹簧测力计对钩码的拉力是多少？
（２）钩码上升了0.2m,做了多少功？
乙图：（１）弹簧测力计对动滑轮自由端的拉力是多少？
跟甲图比拉力为什么变小了？为什么不是１Ｎ呢？（机械自重）（２）钩码同样上升0.2m，做了多少功？
多做了多少功？这个多做了的功我们叫做额外功。
２、功的分类：
（１）有用功(Ｗ有)___________________________。
（２）额外功(W额)__________________________。
（３）总功(W总)______________________。
（４）三者关系___________________________________。
（５）练习（投影出示）
练1 小红用塑料桶从井中打水；小军把不小心掉进井中的塑料桶打捞上来。
在这两个情形中水桶中都有水。
那么下列分析中正确的是（）
A 两情形中，两人对水做的功都是有用功
B 两个情形中，两人对水做的功都是总功
C 两情形中，两人对水做的功都是额外功
D 小红对水做的功是有用功，小军对水做的功是额外功
练习２.（１）用水桶从井中提水时，
所做的有用功是，额外功是，
总功是；
（２）如果桶掉到井里，从井里捞桶时，
有用功是，额外功是，
总功是
３、机械效率：
（１）提示概念：在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好，即额外功在总功中所占的比例越少越好。
物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械
效率。
机械效率是表示机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大，这个机械的性能就越好。
我们用η表示机械效率。
（２）定义______________________________________。
（３）公式：______________________。
（４）理解公式：a: η常用百分数表示；总小于1。
b: η小于100%；
c: η没有单位。
（５）出示投影，理解起重机的效率的意义。
４、机械效率的计算
例题、超重机把质量为0.5t的重物匀速了3m,而它的时机所做的功是3.4╳104J,起重机的机械效率是多少？g取10N/kg。
指导学生解答，教师板书。
超重机的效率一般为40%-50%,抽水机的机械效率一般为60%-80%.
三、练一练
（一）判断正误
1．有用功越多，机械效率越高 ( ) 2．额外功越少，机械效率越高 ( ) 3．物体做功越慢，机械效率越低 ( )
4．做总功越多，机械效率越低 ( )
5．做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高( )
6．做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高( )
7．用不同的滑轮组，做的有用功相同时，机械效率一定相同（）
8．因有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 ( )
9．做的额外功一定时，总功越少，机械效率越高( )
10．有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高( )
（二）机械效率的计算
１、用一个动滑轮，将200N的物体匀速提升2m，拉力F=120N，此动滑轮的机械效率
是多少?
２一台起重机将重3600N的货物提高４m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是
９６００J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？
３在建筑工地上，经常可以看到用来吊运货物的吊车。
若吊车的机械效率为80%，将重为7000N的货物匀速提升4m,所用的时间是10s，则吊车的功率是多少？。