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1、第5章作业5-l眼镜用小螺钉（Ml x 0 . 25）与其他尺寸螺钉（例如M8x 1. 25）相比，为什么更易发生自 动松脱现象（纹中径=螺纹大径-O. 65 x螺距）？tttan p =答：因为螺纹升角：膈2兀（d 一 0.651）而眼镜用小螺钉的螺纹升角比其他尺寸螺钉大，自锁性差，所以更易发生自动松脱现 象。5-2当作用在转动副中轴颈上的外力为一单力，并分别作用在其摩擦圆之内、之外或相切 时，轴颈将作种运动?当作用在转动副中轴颈上的外力为一力偶矩时，也会发生自锁吗？ 答：当作用在转动副中轴颈上的外力为一单力，并分别作用在其摩擦圆之内发生自锁，轴不 能运动；作用在其摩擦圆之外或相切时，轴颈将
2、转动。当作用在转动副中轴颈上的外力为一 力偶矩时，不会发生自锁。5-3自锁机械根本不能运动，对吗?试举2,-3个利用自锁的实例。答：不对，因为自锁机械对应于一定的外力条件和方向才自锁。5-4通过对串联机组及并联机组的效率计算，对设计机械传动系统有何重要启示？ 答： 应尽可能的提高串联机组中任意机构，减少的效率串联机组中机构的数目。在并联机组部分 着重提高传递功率大的传动路线的效率。5-5图示曲柄滑块机构中，曲柄1在驱动力矩叫作用下等速转动。设已知各转动副的轴颈 半径r=10mm，当量摩擦系数八二0.1，移动副中的滑块摩擦系数f=0.15, lAB=100 mm，lBC=350 mm。各构件的质
3、量和转动惯量略而不计。当M1=20 N.m时，试求机构在图示位置所能克服? =arctanf=8.53计算可得图示位置a =45.67, P =14.33（2）考虑摩擦时，运动副中反力如图（a）所示（3）构件1的平衡条件为：FR21（lABsina +2p ）=M1FR21=FR23=M1/（lABsina +2P ） 构件3的平衡条件为：FR23+FR43+f3=0FFR2 = 3 作力的多边形图（b）有：sin（90。一0+甲）sin（90。一甲）(4)F cos 中2X02R 23cos( P 一甲)M cos 甲1 (l sin a+ 2 p )cos( P 甲)=93.64%F l
4、cos 甲 sin a cos P 270 38 N (5)机械效率：F30(lAB sina+ 2 p )cos( p-甲)5-6图示为一带式运输机，由电动机1经平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=5 500 N，运送速度v=1.2 m/s。平带传动（包括轴承）的效率n 1=0.95，每对齿轮（包括其轴承）的效率n 2=0.97，运输带8的机械效率n 3=0.92（包括其支承 和联轴器）。试求该系统的总效率n及电动机所需的功率。解：该系统的总效率为：n =n 122-n 3=0.95x0.972x0.92=0.822电机所需功率：N=Pv/n =5500
5、x 1.2x10 /0.822=8.029kW5-7如图所示，电动机通过v带传动及圆锥、圆柱齿轮传动带动工作机A及B。设每对齿轮的效率可n 1=0.97(包括轴承的效率在内)，带传动的效率n 3=0.92,工作机A、B的功率分 别为PA=5 kW、PB=1kW，效率分别为n A=0.8、n B=0.5，试求电动机所需的功率。解：输入功率 PA=PA/(n An 12n 2)=7.22kwPB=PB/(n Bn 12n 2)=2.31kw电机所需功率P =PA+PB=9.53kW5-8图(a)示为一焊接用电的楔形夹具。利用这个夹具把两块要焊接的工件1及1预先夹妥， 以便焊接。图中2为夹具体，3为
6、楔块。试确定其自锁条件(即当夹紧后，楔块3不会自动 松脱出来的条件)。(a)解一：根据反行程时n 0的条件确定反行程时(楔块3退出)取楔块3为脱离体，其受工件1, 1和夹具2作用的总反力FR13和以及支持力P。各力方向如图(a)(b)所示，根据楔块3的平衡条件，作矢量三角形如图(c). 由正弦定理可得 FR23=Pcos? /sin(a -2? ) , =0,FR230=P/sinaFsin (a - 2甲)于是此机构反行程的效率为Fr23cos甲Sin甲令n 0,可得自锁条件为a 2?解二：根据反行程生产阻力小于或等于零的条件来确定根据楔块3的力多边形图(c)由正弦定理可得P=FR23sin
7、(a -2? )/cos?若滑块不自动松脱，则应使P0，即得自锁条件为a 2?解三：根据运动副的自锁条件确定。由于工件被夹紧后P力就被撤消，故楔块3受力如图(b)楔块3就如同受到Fr23 (此时为驱动力)作用而沿水平面移动的滑块。故只要作用在摩擦角内，楔块3即发生自锁。即a通 却 因此可得自锁条件为a 2图b为一颚式破碎机，在破碎矿石时要求矿石不致被向上挤出，试问a角应满足什么条件?经分析可得出什么结论?矿石有向上挤出趋势时，其受力如图（b）所示，由力平衡条件知:2FRsin（a /2通）-Q=0FR=Q/2FRsin（a /2通）n =FR0/FR=sin（a /2通）/sin（a /2）当
8、n 0时，即a /2通0矿石将不被挤出，即自锁条件为a 2?5-9图示为一超越离合器，当星轮1沿顺时针方向转动时，滚柱2将被楔紧在楔形间隙中， 从而带动外圈3也沿顺时针方向转动。设已知摩擦系数f=0.08，R=50 mm，h=40 mm。为保 证机构能正常工作，试确定滚柱直径d的合适范围。提示：在解此题时，要用到上题的结论。（答：9.424 mmd10 mlrl。）解：解 如图所示，过滚柱2与外圈3的接触线的公切面.将形成夹佃 的楔形面。由题的 结论知。凡具有楔形面或楔形块的机构其楔紧不松脱条件为：a W2g，。此时 a =arcos（h+d/2）/（R +d/2） =arctanf=arct
9、an0.08=43426由此可得d32(Rcos2? 一 h)/(1+cos2? )=9.42 mm为了保证机构能正常工作，滚柱的最大直径不得超过R-h，即dWR-h=10mm，故滚柱直径的取值范围为9.4210mm。5-10对于图43所示斜面机构以及图45所示的螺旋机构，当其反行程自锁时，其正行 程的效率一定为n 1/2,试问这是不是一个普遍规律?试分析图示斜面机构当其处于临界 自锁时的情况，由此可得出什么重要的结论(设f=0.2)?解：(1)不是普遍规律。(2)图(c)反行程的自锁条件：在反行程根据滑块的力平衡条件，作力的多边形图，由 此得：G=Fcos(8 -a + )/sin(a -
10、)令n 0，得a =arctanf=11.3时滑块自锁。a = =11.31时，滑块临界自锁。正行程的效率：因滑块的正行程的效率与反行程的运动方向相反，摩擦力要反向，固由 式中反号，即可得正行程时驱动力F与生产阻力G的关系为F=Gsin(a + )/cos(p -a - )F0=Gsina /cos(p -a )则正行程的效率n =F0 / F=sina cos(p -a 通)/ cos(p -a )sin(a +)滑块反行程临界自锁时.其正行程的效率sin11.31 cos(45。11.31。11.31。)0.5667门sin(11.3L+11.31。) cos(45。一11.31。)结沦：
11、由式可知，p加大n提高.所以自锁机构的效率n 1/2未必成立，它 随驱动力的方向在变化，合理地安排工作行程驱动力的方向，可提高机械效率。(a)5-11在图59所示的偏心夹具中，(b)设已知夹具中心高H=100 mm,偏心盘外径D=120 mm，(答：h .=25 mm，h =36. 49 mm。)解：要偏心夹具发行程自锁。总反力fr23应穿过摩擦圆sSWp(1)由直角三角形 ABC及AOAE有：sl=AC=(Dsin0 )/2 s=QE=esin(6 -0)0esin(6 -0 )(Dsin0 )/2p 0 =arctanf=8.53由式(2) (3)得:即应满足条件(2)(4)偏心距e=15
12、mm，轴颈摩擦圆半径p =5mm，摩擦系数f=0.15。求所能夹持的工件的最大、 最小厚度h_和h_。(5)将(4)式代入(1)式得：0sin(O -0 ) 0.92676 76.4564cos6 =(H-h-D/2)/e=(40-h)/15将(5)式代入(6)式得：25mmh36.49mm即：h =25mm, h =36.49mm5-12图示书一提升装置：6为被提升的重物，设各接触面间的摩擦系数为f(不计铰链中的摩 擦)，为了能可靠提起重物，试确定连杆2(3、4)杆长的取值范围。解： 在使用该装置时，先将构件1, 5并拢插入被提升重物的孔中，然后再按下5并稍加 压紧，只要构件5不自动松脱，便能可靠地提起该重物。取整个装置作为研究对象分析受 力，如下图所示，根据平衡条件N1= N2=N, F广Ff2=Ff，P=2Ff,要构件5不自松脱，则：Zma=0有.N.l2 b2 Ff - b = fNbb l (1 + f bA P5-13图示为直流伺服电机的特性曲线，图中M为输出转矩，P1为输入功率，P2为输出功率， Ia为电枢电流，n为转速，n为效率。由于印刷错误，误将n也印为n 了，试判断哪一条曲 线才是真正的效率曲线，并说明理由。解： 输出功率p2=0吐n=o下面一条曲线作为n符合，且输入功率po时.电枢电流I 尹0，转速n尹0，上面一条曲线作为n符合。a
