机械效率

✍ dations ◷ 2025-08-29 12:23:37 #机构学,物理学

机械效率(英语:mechanical advantage),常用希腊字母η表示。是机械输出功(有用功)和输入功(动力功)的比值。用公式表示为 η = A 0 A r × 100 % {\displaystyle \eta ={\frac {A_{0}}{A_{r}}}\times 100\%} 由于大多数机械是在接收输入功的同时就输出功,而且输入输出的快慢也互相适应,所以机械效率又可定义为:输出功率 N 0 {\displaystyle N_{0}} 与输入功率 N I {\displaystyle N_{I}} 的百分比,即 η = N 0 N I × 100 % {\displaystyle \eta ={\frac {N_{0}}{N_{I}}}\times 100\%} 。在初中物理,机械效率被定义为有用功 W h {\displaystyle W_{h}} 与总功 W a {\displaystyle W_{a}} 的比值,即 η = W h W a × 100 % {\displaystyle \eta ={\frac {W_{h}}{W_{a}}}\times 100\%}

滑轮(pulley)是可以绕着中心轴旋转的圆轮。在圆轮的圆周面具有凹槽,将绳索缠绕于凹槽,用力牵拉绳索两端的任一端,则绳索与圆轮之间的摩擦力会促使圆轮绕着中心轴旋转。根据特点滑轮可分为动滑轮、定滑轮以及滑轮组。

滑轮的机械效率为有用功与总功之比,即 η = W h W a {\displaystyle \eta ={\frac {W_{h}}{W_{a}}}}

根据公式 η = G n F {\displaystyle \eta ={\frac {G}{nF}}} η = G G + G {\displaystyle \eta ={\frac {G}{G+G'}}} 可知,当物体重力一定时,动滑轮越重,机械效率越低,动滑轮重一定时,物体重力越大,机械效率越高。

斜面(inclined plane)是一种倾斜的平板,能够将物体比较不费力地从低处提升至高处,但提升这物体的路径长度也会增加。斜面是古代希腊人提出的六种简单机械之中的一种。假若斜面的斜度越小,则斜面与水平面之间的夹角越小,需施加于物体的作用力会越小,但移动距离也越长;反之亦然。假设移动负载不会造成能量的储存或耗散,则斜面的机械利益是其长度与提升高度的比率。用公式表达为 η = W h W a = G h F l {\displaystyle \eta ={\frac {W_{h}}{W_{a}}}={\frac {G\cdot h}{F\cdot l}}}

美国电气制造商协会(NEMA)要求,1到4匹的小型电动机效率最小达到78.8%,125匹或以上的大型电动机最小达到92.4%。

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