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1、机械原理作业集- 21 -班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期第四章第四章 平面机构的力分析平面机构的力分析41 图示为一机床的矩形V形导轨副，拖板 1 与导轨 2 组成复合移动副。已知拖板 1 的移动方 向垂直纸面，重心在S处，几何尺寸如图所示，各接触面间的摩擦系数为f。试求导轨副的当量摩 擦系数。Vf解：42 在图示楔块机构中，已知：=600，Q=1000N，各接触面间的摩擦系数f=0.15。Q为生产 阻力，试求所需的驱动力F（画出力矢量多边形，用正弦定理求解） 。 解：摩擦角构件 2：构件 1：作力矢量多边形如图，由正弦定理，有：得：A1l2l2SG121F2FF Q1332RF22
2、1RF12RF31RF13v23v21v32RF29031RFF21RF12RFQ+90+90+2180)sin)()sin)(sin211212211212 21211 2,21212 1,21212 1 211 2llllllffllllllfGFllGlfFllGlfFllGlFllGlFVfff+=+=+=+=+=+=23853. 815. 0tantan11=fNQFFFFFFQRRRR14306542sin65102sin1000)2sin()2sin()90sin()2180sin()90sin()2sin(12212112=+=+=03212=+RRFFQ03121=+FFFR
3、R机械原理作业集- 22 -班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期43 图示曲柄滑块机构中，设已知机构尺寸，图中虚线圆为摩擦圆，滑块与导路的摩擦角为， 驱动力为F，阻力矩为M。试在下列各机构位置简图中画出各运动副中反力方向（必须注明力矢量的脚标） 。 1324MF23RF 32RF34v43RF232112RF21RF1441RF1324MF43RF32RF23RF34v232112RF21RF1441RF1324MF43RF32RF23RF2341RF12RF21RF211434v1324MF43RF32RF34v2323RF21RF2112RF41RF14机械原理作业集- 23 -班 级
4、成 绩姓 名任课教师学 号批改日期44 图示为一摆动从动件盘形凸轮机构，凸轮 1 沿逆时针方向回转，Q为作用在摆杆 2 上的外载 荷，试确定各运动副中的总反力（FR31、FR12、FR32）的方位。图中虚线圆为摩擦圆，摩擦角为。 解：45 图示偏心圆盘凸机构中，已知各构件的尺寸，作用在从动件上的生产阻力Q，凸轮的惯性力 Fi1， 运动副B的摩擦角为。 凸轮以等角速度1逆时针方向回转。 试求： (1) 各运动副中的反力； (2) 需加在凸轮轴上的平衡力矩M1（在图上画出各运动副反力，注明脚标，并列出力平衡方程式，画 出力矢量多边形，已知力大小按图示长度画。 ） 解：构件 2： 大小 ？ 方向 构
5、件 1：将Fi1与FR21合成：ABQC1M13123 32RF 21RF12RF41RF2321v1BACQ3 21M131iF 21RF12RF21v 32RF21RF12RF32RF31RFRFh03212=+RRFFQhFMFFFFFRRRRiR=+=31131211机械原理作业集- 24 -班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期46 在图示机构中，已知驱动力为F，工作阻力矩为Mr，若不计各构件的重量及惯性力，试在机 构图中画出各构件的受力。图中虚线圆为摩擦圆，摩擦角为。 解：47 在图示机构中，已知原动件 1 在驱动力矩Md的作用下等速转动，1如图所示。作用在从动 件 2 上的生产
6、阻力为Q，图中虚线圆为摩擦圆，运动副C的摩擦角为。试在图上画出各运动副 反力（注明脚标） ，写出构件 2 的力平衡方程式，并画出力矢量多边形。 解：构件 2：三力汇交 大小？ 方向 构件 1：大小？ 方向？ABFC1M 1123F123rM1331RF12RF21RF21v2332RFQ21B31dMA4C21RF31RF12RF2123v32RFQ32RF12RF03212=+RRFFQ03121=+RRFF机械原理作业集- 25 -班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期第五章第五章 机械的效率和自锁机械的效率和自锁51 在图示斜面机构中，设已知摩擦面间的摩擦系数f=0.2。求在Q力作用下
7、（反行程）机构的 临界自锁条件和在此条件下正行程（在F力作用下）的效率。 解：1、反行程自锁条件： 即： 或2、正行程 令将=11.31代入，则：45=FQ1221RF12v90+90F21RFQ021=+RFQF)cos()sin( sin)cos(sin)cos()sin()cos()sin()90sin(00+ =+=+QQFQFQFQ=31.11)(tan1=f0)cos(sin )sin()cos(sin)cos()sin()cos(00 +=+=QQFQFQ5667. 0=)cos()sin( +=QF令0F31.11)(tan1=f机械原理作业集- 26 -班 级成 绩姓 名任课
8、教师学 号批改日期52 图示为一焊接用的楔形夹具。利用这个夹具把两块要焊的工件 1 及 1预先夹妥，以便焊接。 图中 2 为夹具体，3 为楔块。试确定此夹具的自锁条件（即当夹紧后，楔块 3 不会自动松脱出来 的条件） 。 解 1：以 3 为研究对象，去掉F，反行程受力如图 （a），FR23作用在摩擦角内，则自锁，即有：解 2： 如图（a） ，若自锁，则有：解 3：以 3 为研究对象，反行程受力如图（b），由 平衡条件：2113F23RF13RF332v31v223RF13RF F)(a2)(b01323=+RRFFF=+cos)2sin()2sin()90sin(2323RRFFFF自锁，有：
9、0F2)(sin)sin(1323RRFF而由：有：0=yF=cos)cos(cos)cos(23131323RRRRFFFF代入（*） ，有：2tan)tan(1323RRFF机械原理作业集- 27 -班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期53 在图示夹紧机构中，虚线圆为摩擦圆，为摩擦角，试： (1) 求出在图示位置欲产生Q=400N的法向预紧力，需要加在手柄上的力F为多少？ (2) 判断当力F去掉后，该机构是否自锁？为什么？ 解：（1）以构件 1 为研究对象，有：受力如图，量得：（2）由图可知：FR21作用在摩擦圆内，故自锁。mmN F10=FQQ2 331RF21RF21RF31RFF
10、21RF(反)(正)103121=+RRFFFNF140=机械原理作业集- 28 -班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期54 在图示的缓冲器中，若已知各楔块接触面间的摩擦系数f及弹簧的压力Q，试求当楔块 2、3 被等速推开和等速恢复原位时力F的大小、该机构的效率以及此缓冲器正反行程不至发生自锁的 条件。 解：1、在F作用下，楔块 2、3 被等速推开（正行程） ，受力如图。 构件 1：构件 2：2、在Q作用下，楔块 2、3复原位（反行程） 。FQQ1243nnnnnnnn24v34v21v31v21RF12RF31RF13RF24RF34RF42RF43RF31RFF42RF12RF21RF
11、Q)(203121=+RRFFF)(2sin)sin()(2sin()sin(2121=FFFFRR04212=+RRFFQ)(2sin)cos()(2sin)(90sin(1212=QFQFRR =tan)tan( )cot(cottan)tan(002112FFQcFQcFFFRR令0正行程不自锁的条件为：令：代入上式，得：=+=+=+=cot)cot( )tan(tancot)cot(00FFQFQF令0反行程不自锁的条件为：+909000tan90正反行程均不自锁的条件为：机械原理作业集- 29 -班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期55 图示矩形螺纹千斤顶中，已知螺纹大径d=24
12、mm、小径d1=20mm、螺距p=4mm；顶头环形摩 擦面A的外径D=30mm，内径d0=15mm，手柄长度l=300mm，所有摩擦系数均为f=0.1。求该千斤 顶的效率。又若F=100N，求能举起的重量Q为若干？ 解：环形摩擦面的摩擦力矩为：螺杆上升所需力矩：克服Q所需总力矩：71. 5)(tan1=f8133123. 30578. 024tan12=+=dddpQQdDdDfQM1667. 115301530 321 . 03222332 023 031=螺纹升角：QQddQdM7466. 1)71. 53123. 3tan(22)tan(212 2=+=+=NFlMQMMQQdMQQQM
13、MM3 .102979133. 2300100 9133. 29133. 22185. 06366. 0tan29133. 27466. 11667. 102 021=+=+=机械原理作业集- 30 -班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期56 图示为一带式运输机，由电动机 1 经带传动及一个两级齿轮减速器带动运输带 8。设已知运 输带 8 所需的曳引力F= = = =5500N，运送速度v=1.2m/s。带传动（包括轴承）的效率1=0.95，每对齿 轮（包括轴承）的效率2=0.97，运输带 8 的机械效率3=0.92。试求该系统的总效率及电动机所 需的功率。 解：该系统的总效率为：电动机所
14、需的功率：57 如图所示，电机通过带传动及圆锥、圆柱齿轮传动带动工作机A和B。设每对齿轮（包括轴 承）的效率1=0.97，带传动（包括轴承）的效率2=0.92，工作机A、B的功率分别为PA=5KW， PB=1KW，效率分别为A=0.8，B=0.5，试求传动系统总效率及电动机所需的功率。 解 1：输入功率：解 2：8224. 092. 097. 095. 0232 21=kWFvP026. 88224. 0102 . 155003 =BAPPP+=电kWPPAA A22. 792. 097. 08 . 0 52 22 1 =kWPPBB B31. 292. 097. 05 . 0 12 22 1 =kWPPPBA53. 931. 222. 7=+=+=电6296. 053. 915=+=+=电PPPBAkWPPPPPPPBABBAABA53. 9629. 015629. 092. 097. 07057. 07057. 097. 05 . 0 1 97. 08 . 0 5152111=+=+=+
