摩擦和机械效率
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。
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。
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：
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机械原理课程讲稿
机械设计基础 课程讲稿
滑块等速向右
铅垂载荷
法向反力水平力摩擦力，方
向与v 12反。
总反力
φ
摩擦角
Q
N -=21库仑定律)(大小2121fN F =滑块1的总反力
21
2121F N R +=f N fN N F ===
21
21
2121φtan f
arctan =φ1、总反力R 21的方向恒与相对运动速度v 12方向成一钝角（90°+φ），与N 21成φ。
2、当移动副的几何形状改变时，会改变N 21的大小，产生较平面摩擦较大的F f 。
楔形滑块
楔槽
V
f Q fQ ⋅=θ
sin 当量摩擦系数
θ
sin f f V =
对应的当量摩擦角
V
V f arctan =φ）无论移动副形状如何，都可看作平面摩擦引入不同的常用楔槽面增大摩擦力，如V 带传动、三角形螺纹联接等。
）滑块沿斜面等速上升（正行程）所受的总反力。
P’
，保持匀速状态的
其接触面是螺旋面。
斜面摩擦
楔形滑块沿斜槽面的运动。
下侧螺纹
面接触，
型承载
1.径向轴颈的摩擦
由滚动
到原地
滑动
等值反向。
e>ρ
轴颈将加速运动
用一偏距为e 的载荷Q 代替原载
荷及驱动力矩Md ，则e<ρ（相割）轴颈将减速运动，若加载前原为静止，则保持静止状态
e= ρ
轴颈将保持等速运动或原静止状态。
R 32
R 12
ω21
ω23
二力杆(受拉)
轴端（轴
踵）。