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机械效率和功率怎么计算:机械动力 功率是什么 怎么计算

机械效率和功率怎么计算:机械动力 功率是什么 怎么计算在物理上,运动物体的机械功率P 定义为在一定时间 Δt 内传递的功或能量 W:要理解这一点,需要对功率和功这两个术语有基本的了解。因此,以下部分将更详细地描述这些术语。即使是最高档位的钻头也可能无法产生钻大孔所需的扭矩。在这一点上,也必须使用较低的档位以提高扭矩并以牺牲速度为代价。图:变速器的应用因此,虽然力的增加只能以速度为代价,但速度的增加会不可避免地导致力的减小。这种情况归根结底是能量守恒原理的直接后果(更多细节请参见文章工作原理)。

导读:机械功率由力和速度或扭矩和转速决定。

  • 1简介
  • 2机械功率的定义
  • 3平移运动时的功率(直线运动)3.1推导3.2通过传动影响运动
  • 4旋转运动(圆周运动)时的功率4.1推导4.2通过传输影响运动
  • 5平移和旋转运动之间的联系
介绍

功率一词(在物理意义上)在变速器 中起着重要作用,因为它们必须根据电机性能来确定尺寸。出于这个原因,下面的文章更详细地讨论了权力这个词。关于齿轮,输出轴(例如钻头的钻夹头或自行车后轮)的机械功率问题似乎总是两个决定性参数之间的相互作用。即平移速度(速度)和平移运动的力;旋转运动时的转速和扭矩。

日常经验表明,对于给定的驱动功率(电机功率),变速箱只能以牺牲另一个参数为代价来改变一个参数。例如,与平坦的道路相比,一个人将无法以如此高的速度骑自行车或汽车(当需要很大的力量时)骑上陡峭的山坡。从动轮的速度必须相应地降低以有利于力。你必须从字面上“降档”。只有在克服了上升之后,当不再需要很大的力量时,才能用更高的档位再次加快速度。

机械效率和功率怎么计算:机械动力 功率是什么 怎么计算(1)

图:在自行车中使用变速器

即使是最高档位的钻头也可能无法产生钻大孔所需的扭矩。在这一点上,也必须使用较低的档位以提高扭矩并以牺牲速度为代价。

机械效率和功率怎么计算:机械动力 功率是什么 怎么计算(2)

图:变速器的应用

机械功率的定义

因此,虽然力的增加只能以速度为代价,但速度的增加会不可避免地导致力的减小。这种情况归根结底是能量守恒原理的直接后果(更多细节请参见文章工作原理)。

要理解这一点,需要对功率这两个术语有基本的了解。因此,以下部分将更详细地描述这些术语。

在物理上,运动物体的机械功率P 定义为在一定时间 Δt 内传递的能量 W:

(1)

一定时间内做的功越多,功率就越大。根据定义,功W是力F和力作用的距离 Δs 的乘积(假设力和距离已校正):

W=F⋅Δs (2)

这些基本术语将在以下部分中使用,以更仔细地研究平移和旋转运动期间的机械功率。

平移运动(直线运动)时的功率

对于平移运动(线性运动)的力量,力和速度之间存在一定的联系。这将在以下部分中以电机驱动的绞盘为例进行说明。

机械效率和功率怎么计算:机械动力 功率是什么 怎么计算(3)

图:用绞盘提升板条箱(旋转运动)

推导

绞盘以恒定的速度 v 和恒定的力 F 将板条箱向上拉。板条箱在时间 Δt 内通过位移 Δs 被提升。绞盘在这段时间内所做的功 W Δt 根据定义由作用力 F 和行驶距离 Δs 的乘积得出:

W=F⋅Δs (3)

这项工作显然是在提升期间完成的,因此在提升时间 Δt 内完成。根据功率的定义,绞盘的转换机械功率 P 可以确定如下:

机械效率和功率怎么计算:机械动力 功率是什么 怎么计算(4)

在这个数学变换过程中,使用了一个事实,即覆盖距离 Δs 和所需时间 Δt 的商对应于升起的盒子的速度 v。

通过力 F 以恒定速度 v 驱动部件所需的机械功率 P 由两个量的乘积得出:

P=F⋅v (5)

通过传输影响运动

在此示例中,所需的机械功率由电机提供并直接传输到绞盘。原则上,电动机不能提供任何功率。相反,性能受到发动机设计的限制。如果只有一定的电机功率 P 可用,则在变换方程后 (55) 显而易见的是,显然只有在相应较低的速度 v下才能获得更高的力 F。

(6)

机械效率和功率怎么计算:机械动力 功率是什么 怎么计算(5)

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