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理想阻力Q0：在同样驱动力P情况下，理想机械克服的生产阻力。必定大于实际机械克服的生产阻力Q。 理想驱动力矩：理想机械克服同样生产阻力Q的情况下所需的理想驱动力矩。必定小于实际驱动力矩Mp。 理想阻力矩：在同样驱动力矩Mp情况下，理想机械克服的生产阻力矩。必定大于实际机械克服的生产阻力矩Mq。
机械效率等于在克服同样生产阻力（矩）Q的情况下，理想驱动力（矩）P0与实际驱动力（矩）P之比值。
三、重要知识点补充
效率是衡量机械性能优劣的重要指标，而一部机械效率的高低在很大程度上取决于机械中的摩擦所引起的功率损耗。研究机械中摩擦的主要目的在于寻找提高机械效率的途径。
1、总反力方向的确定
根据两构件之间相对运动（或相对运动趋势）方向，正确地确定总反力的实际作用方向是解题的难点之一。
是法向反力
与摩擦力
的合力，即
。它表示构件x对构件y的总反力。理
来对机
论力学中通常使用法向反力与摩擦力来进行受力分析与求解，机械原理中则通常采用总反力
构进行受力分析与求解，它可使方程式及解题过程更加简捷方便。由于摩擦力总是与相对运动（或相对运动趋势）的方向相反，因此，对移动副来说，总反力总反力
总是与相对速度
之间呈
的钝角；对转动副来说，的方向总是与相对角速度
总是与摩擦圆相切，它对铰链中心所形成的摩擦力矩
的确切方向需从该构件的力平衡条件中得到。
的方向相反。
2、移动副中摩擦问题的分析方法
移动副中平面摩擦问题的分析方法是研究摩擦问题的基础，而斜面摩擦问题的分析方法是本章的重点之一，需要熟练掌握。槽面摩擦问题可通过引入当量摩擦系数及当量摩擦角的概念，将其简化为平面摩擦问题。运动副元素的几何形状不同，引入的当量摩擦系数也不同，其原因不是摩擦系数发生了变化，而是由于法向反力不同，由此使得运动副元素之间的摩擦力不同。
本周要求掌握的内容如下：
本周需要重点掌握移动副、转动副、螺旋副中的摩擦问题的分析和计算；考虑摩擦时的机构受力分析方法；机械效率的概念及效率的各种表达式。这些内容既是重点内容也是难点内容，希望同学们认真学习领悟其中的要点。
练习：
1、矩形螺纹和梯形螺纹用于传动，而三角形（普通）螺纹用于联接。
2、机械效率等于输出功与输入功之比，它反映了输入功在机械中的有效利用程度。
3、提高机械效率的途径有尽量简化机械传动系统，选择合适的运动副形式，尽量减少构件尺寸，减少摩擦。
4、传动用丝杠的螺纹牙形选（B）。
A、三角形牙； B、矩形牙； C、三角形牙和矩形牙均可。
5、如果作用在径向轴颈上的外力加大，那么轴颈上摩擦圆（C）。 A、变大； B、变小； C、不变； D、变大或不变。
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6、两运动副的材料一定时，当量摩擦系数取决于（A）。 A、运动副元素的几何形状；
B、运动副元素间的相对运动速度大小； C、运动副元素间作用力的大小； D、运动副元素间温差的大小。 7、机械中采用环形支承的原因是（B）。
A、加工方便； B、避免轴端中心压强过大； C、便于跑合轴端面； D、提高承载能力 8、下述四种措施中，（D）不能降低轴颈中的摩擦力矩。 A、减小轴颈的直径； B、加注润滑油；
C、略微增大轴承与轴颈的间隙； D、增加轴承的长度。 9、一台机器空运转，对外不作功，这时机器的效率（C）。 A、大于零； B、小于零； C、等于零； D、大小不一定。 10、平面摩擦的总反力方向恒与运动方向成一钝角。（对） 11、在考虑摩擦的转动副中，总反力作用线永远切于摩擦圆。（错）
12、在机械运动中总是有摩擦力存在。因此，机械功总有一部分消耗在克服摩擦力。（对）
13、在外载荷和接触表面状况相同的条件下，三角螺纹的摩擦力要比矩形螺纹的大，是因为摩擦面上的法向反力更大。（对）
《机械原理》辅导资料十七
二、课程课件的学习重点
无论驱动力如何增大，机械都无法运转的现象称为机械的自锁。
产生自锁现象的原因：驱动力有效分力小于摩擦力；驱动力矩<摩擦力矩。
自锁性分析的思路是：是否自锁的关键在于工件被压紧后，工件的反力是否会使偏心轮逆时针转动。如果压紧力作用在转轴的摩擦圆内，则夹具具有自锁性，否则就没有自锁性。
小结：机械的自锁：无论驱动力如何增大，机械都无法运转的现象。 自锁现象的原因：驱动力（矩）有效分量小于摩擦力（矩）。 自锁条件：运动副自锁：η≤0
机械产品设计过程 1、规划设计阶段
2、方案设计阶段—机械原理重点解决 3、结构设计阶段 4、工艺设计
5、样机制造，设计改进
机械系统：原动机+传动系统+执行系统 机构类型
常用机构：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、组合机构
间歇机构：棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇机构 其它机构：螺旋机构、摩擦传动机构、……
运动循环图的设计：表示执行系统中各执行机构在完成总功能中的相互协调关系。
机构系统运动循环图：用来描述机构系统在一个工作循环中各执行构件运动间相互协调配合的示意图。
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通常三种主要形式：直线式运动循环图；圆周式运动循环图；直角坐标式运动循环图。
三、重要知识点补充
1、自锁现象及自锁条件的判定
无论驱动力多大，机械都无法运动的现象称为机械的自锁。其原因是由于机械中存在摩擦力，且驱动力作用在某一范围内。必须弄清机械不能运动与机械自锁这两个概念的区别。如果一个机械不能运动，那么它有4个原因：
（1）自由度数小于等于零；
（2）驱动力或驱动力矩不够大，不能克服其生产阻力或阻力矩； （3）机构处于死点位臵； （4）机械发生自锁。
机械是否自锁，需要通过求解自锁条件来判断，一个自锁机构，只是对于满足自锁条件的驱动力在一定运动方向上的自锁；而对于其他外力，或在其他运动方向上则不一定自锁。因此，在谈到自锁时，一定要说明是对哪个力，在哪个方向上自锁。自锁条件可用以下3种方法求得：
（1）对移动副，驱动力位于摩擦角之内；对转动副，驱动力位于摩擦圆之内。这种方法用于只有一个驱动力，且几何关系比较简单的情况。
（2）令工作阻力小于零来求解。对于受力状态或几何关系较复杂的机构，可先假定该机构不自锁，用图解解析法或解析法求出工作阻力与主动力的数学表达式，然后再令工作阻力小于零，解此不等式，即可求出机构的自锁条件。这种方法解题比较方便，概念清楚，使用最广泛。因此，要求能熟练掌握，灵活运用。
（3）利用机械效率计算式求解，即令η<0。这种方法比方法（2）复杂，当机构由多个子机构组成时，若用整个机构的机械效率求解时，可能会出现“负负得正”的问题，而得出错误的结果。
机械的自锁问题及移动副自锁条件的求解是一个难点，要熟练掌握。当工作要求所设计的机械在反行程具有自锁功能时，在设计过程中应通过求解自锁条件来确定机械的某些几何参数。
2、机械系统总体方案设计
任何一个机械产品的设计都需要经过初期规划设计阶段、总体方案设计阶段、结构技术设计阶段和生产施工设计阶段。
（1）机械总体方案设计阶段的设计内容
机械总体方案设计是机械产品设计中十分重要的一环，产品的功能是否齐全、性能是否优良，在很大程度上取决于总体方案设计阶段的工作。它主要包括以下内容：
Ⅰ、执行系统的方案设计。执行系统的方案设计是机械总体方案设计的核心。它对机械系统能否实现预期的功能以及工作质量的优劣和产品在市场上的竞争力，都起着决定性的作用。它主要包括：根据机械预期实现的功能要求，构思合适的工作原理；根据工作原理所提出的工艺过程的特点，设计合适的运动规律；根据执行构件的运动规律，设计执行机构的型式；进行各执行机构间的协调配合设计；对方案进行评价和决策等。
Ⅱ、传动系统的方案设计。传动系统方案设计是机械总体方案设计的重要组成部分。当完成了执行系统方案设计和原动机的预选型后，即可根据执行系统所需要的运动和动力条件及初选的原动机的类型和性能参数，进行传动系统的方案设计了。它主要包括：确定传动系统的总传动比；选择合适的传动类型；拟定传动链的布臵方案；分配各级传动比；确定各级传动机构的基本参数；对方案进行评价和决策等。
Ⅲ、在方案评价的基础上，进行方案决策，绘制机械总体方案运动简图，并编写设计计算说明书。 （2）机械总体方案设计阶段的设计思想
要创造性地完成总体设计方案的设计工作，设计者的设计思想至关重要。本章的内容简要介绍了现代设计思想、系统工程思想和工程设计思想的概念和内涵，同学们应在学习和实践的过程中逐步加深对这些设计思想的理解，并学会在执行系统方案设计和传动系统方案设计中正确、灵活地运用这些设计思想。特别要注意掌握现代设计与传统设计的区别，以避免陷入传统的经验性、狭窄的专业范围、定型的思维方式、主观的直接决策和过早地进入封闭的常规设计。需要指出的是，现代设计的观念是随着科学技术的发展不断变化的，同学们应在学习和
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工作过程中密切注视有关科学技术的发展动向，不断拓宽自己的知识视野，同时注意收集日常生活和学习过程中接触到的各种产品的设计实例，从而了解是什么样的设计思想促使了产品的开发和改型。 （3）机械执行系统的方案设计
机械执行系统的方案设计主要包括以下几个步骤： Ⅰ、功能原理设计 Ⅱ、运动规律设计 Ⅲ、执行机构的型式设计 Ⅳ、执行系统的协调设计
Ⅴ、方案评价与决策
本周要求掌握的内容如下：
重点：机械自锁的条件；机械系统设计的整个过程；机械系统运动方案设计的过程。 难点：运动方案设计的过程中的工作原理、运动分解、机构选型、运动协调设计。 练习：
1、所谓自锁机构，即在反行程时不能运动，而在正行程时，它的效率一般小于50%。
2、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。
3、单运动副机械自锁的原因是驱动力（B）摩擦锥（圆）。 A、切于； B、交于； C、分离。
4、机械出现自锁是由于（A）
A、机械效率小于零； B、驱动力太小； C、阻力太大； D、约束反力太大。
5、平面摩擦的自锁条件是压力角大于摩擦角。（错）
6、当机械的效率η≤0时，机械发生自锁。当η<0时，它已没有一般效率的意义，其绝对值越大，则表明机械自锁越可靠。（对）
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