機械設計課后習題第5章作業(yè)

1、第5章作業(yè)65 x螺距)?t(d 0.65t)5-l眼鏡用小螺釘（Ml x 0 . 25）與其他尺寸螺釘 側如M8 x 1 . 25）相比，為什么更易發(fā)生自 動松脫現(xiàn)象（紋中徑=螺紋大徑-O.tan -答:因為螺紋升角：d2而眼鏡用小螺釘?shù)穆菁y升角比其他尺寸螺釘大，自鎖性差，所以更易發(fā)生自動松脫現(xiàn)當作用在轉動副中軸頸上的外力為一單力，并分別作用在其摩擦圓之內、之外或相切 軸頸將作種運動？當作用在轉動副中軸頸上的外力為一力偶矩時，也會發(fā)生自鎖嗎 當作用在轉動副中軸頸上的外力為一單力，并分別作用在其摩擦圓之內發(fā)生自鎖，軸頸將轉動。當作用在轉動副中軸頸上的外力為象。5-2時，軸不答： 能運動；作用在

2、其摩擦圓之外或相切時，力偶矩時，不會發(fā)生自鎖。5-3自鎖機械根本不能運動，對嗎？試舉2,-3個利用自鎖的實例。答：不對，因為自鎖機械對應于一定的外力條件和方向才自鎖。5-4 通過對串聯(lián)機組及并聯(lián)機組的效率計算，對設計機械傳動系統(tǒng)有何重要啟示？ 答：應盡可能的提高串聯(lián)機組中任意機構， 減少的效率串聯(lián)機組中機構的數(shù)目。 在并聯(lián)機組部分 著重提高傳遞功率大的傳動路線的效率。5-5圖示曲柄滑塊機構中，曲柄1在驅動力矩M1作用下等速轉動。設已知各轉動副的軸頸半徑r=10mm ,當量摩擦系數(shù)fv=0.1,移動副中的滑塊摩擦系數(shù) f=0.15 , Iab=100 mm, Ibc=350 mm。各構件的質量和

3、轉動慣量略而不計。當M1=20 N.m時，試求機構在圖示位置所能克服的有效阻力F3及機械效率。B77777777解：(1)根據(jù)已知條件 fvr=0.1 x 10=1mm0 =arcta nf=8.53o計算可得圖示位置a=45.67o, 3 =14.33o(2) 考慮摩擦時，運動副中反力如圖( a)所示(3) 構件1的平衡條件為：Fr21(|absin a +2 p )=M 1Fr21=Fr23=M 1/(l absin a +2 p ) FR23+FR43+f3=0F R23有：sin(90構件3的平衡條件為:作力的多邊形圖（b）F R23 coScos（M1 cos(4)si n(90)(

4、IabSin 2 )cos( )93.64%（5）機械效率:F3Iab cos sin cos (l AB sin2 )cos(-270.38N)5-6圖示為一帶式運輸機，由電動機1經(jīng)平帶傳動及一個兩級齒輪減速器帶動運輸帶&設已知運輸帶8所需的曳引力F=5 500 N，運送速度v=1.2 m/s。平帶傳動（包括軸承）的效率n 仁0.95，每對齒輪（包括其軸承）的效率n 2=0.97，運輸帶8的機械效率n 3=0.92（包括其支承 和聯(lián)軸器）。試求該系統(tǒng)的總效率n及電動機所需的功率。電機所需功率：N=Pv/ n5-7如圖所示，電動機通過v的效率可n 1=0.97（包括軸承的效率在內），帶傳動的效

5、率n0.92=0.822=5500 x 1.2 x 10-3/0.822=8.029kW帶傳動及圓錐、圓柱齒輪傳動帶動工作機A及B。設每對齒輪Pb=Pb/( n Bn 12 n 2)=2.31kW電機所需功率 P電=PA+PB=9.53kWn B=0.5，試求電動機所需的功率。3=0.92，工作機 A、B的功率分5-8圖（a）示為一焊接用的楔形夾具。利用這個夾具把兩塊要焊接的工件1及1預先夾妥，以便焊接。圖中2為夾具體，3為楔塊。試確定其自鎖條件 （即當夾緊后，楔塊 3不會自動 松脫出來的條件）。(a)解一：根據(jù)反行程時n 、w0勺條件確定反行程時（楔塊3退出）取楔塊3為脫離體，其受工件1,

6、1和夾具2作用的總反力FR13 和以及支持力P。各力方向如圖 （b）所示，根據(jù)楔塊3的平衡條件，作矢量三角形如圖（c）. 由正弦定理可得 FR23=Pcos /sin（ a -2 $ ） , $ =0,FR230=P/sin aF R230 Sin2于是此機構反行程的效率為Fr23 COS Sin令n w 0,可得自鎖條件為a W2$解二：根據(jù)反行程生產(chǎn)阻力小于或等于零的條件來確定根據(jù)楔塊3的力多邊形圖（c）由正弦定理可得 P=FR23sin（ a -2 $ ）/cos $若滑塊不自動松脫，則應使PW0即得自鎖條件為a 2$解三：根據(jù)運動副的自鎖條件確定。由于工件被夾緊后P力就被撤消，故楔塊

7、3受力如圖（b）楔塊3就如同受到FR23 （此時為驅動力）作用而沿水平面移動的滑塊。故只要作用在圖b為一顎式破碎機，在破碎礦石時要求礦石不致被向上擠出, 經(jīng)分析可得出什么結論 ？試問a角應滿足什么條件 ？a解：設礦石的重量為f，則摩擦角為:=arcta nfQ,礦石與鄂板間的摩擦系數(shù)為礦石有向上擠出趨勢時，其受力如圖(b)所示，由力平衡條件知:2FRSin( a /2- $ )_Q=0FR=Q/2FRsin( a /2- $ )n =FRo/FR=sin( a /2- $ )/sin( a /2)當n W0寸，即a /2- $ or石將不被擠出，即自鎖條件為a2$5-9圖示為一超越離合器，當星

8、輪1沿順時針方向轉動時，滾柱2將被楔緊在楔形間隙中，從而帶動外圈3也沿順時針方向轉動。設已知摩擦系數(shù)f=0.08 , R=50 mm , h=40 mm。為保證機構能正常工作，試確定滾柱直徑d的合適范圍。提示：在解此題時，要用到上題的結論。(答:9.424 mmd10 mlrl。)3的接觸線的公切面.將形成夾角a的楔形面。由題的 a 2(Rcos2 0 一 h)/(1+cos2 0 )=9.42 mm為了保證機構能正常工作，滾柱的最大直徑不得超過 徑的取值范圍為 9.4210mm。+ 0 )=0 =11.310時，滑塊臨界自鎖。摩擦力要反向，固由5-10對于圖4 3所示斜面機構以及圖 45所示

9、的螺旋機構，當其反行程自鎖時，其正行 程的效率一定為nW 1/2,試問這是不是一個普遍規(guī)律 ？試分析圖示斜面機構當其處于臨界 自鎖時的情況，由此可得出什么重要的結論(設f=0.2)?解：(2)圖(c)反行程的自鎖條件：在反行程根據(jù)滑塊的力平衡條件，作力的多邊形圖，由此得：G=Fcos( 3 - a + 0 )/sin( a - 0 )a正行程的效率：因滑塊的正行程的效率與反行程的運動方向相反,式中0反號，即可得正行程時驅動力F與生產(chǎn)阻力G的關系為F=Gsin( a + 0 )/cos( 3 - a - 0 ) Fo=Gsin a /cos( 3 - a ) 則正行程的效率n =Fo/ F=si

10、n a cos( 3 - a - 0 )/ cos( 3 - a )sin( a + 0 )滑塊反行程臨界自鎖時其正行程的效率1t-* J. W-i(b)5-11在圖59所示的偏心夾具中，設已知夾具中心高H=100 mm，偏心盤外徑 D=120 mm ,偏心距e=15mm,軸頸摩擦圓半徑p=5mm，摩擦系數(shù)f=0.15。求所能夾持的工件的最大、最小厚度 hmax 和 hmin。sin 11.31 cos(45 11.31 11.31)0.5667sin(11.3111.31 ) cos(45 11.31 )結淪：由式可知，B加大n提高.所以自鎖機構的效率nW1 /2未必成立，它隨驅動力的方向在

11、變化，合理地安排工作行程驅動力的方向，可提高機械效率。存一.(312G/2(答：hmin=25 mm , hmax=36 . 49 mm。)解：要偏心夾具發(fā)行程自鎖?？偡戳R23應穿過摩擦圓，即應滿足條件s S1W p(1)由直角三角形 ABC及厶OAE有：s=AC=(Dsin)/2(2)s=OE=esin( S -)(3)由式(2) (3)得：0W esin -)(Dsin )/2 Wp (4)=arcta nf=8.53 o將式代入(1)式得：0W sin-)w 0.9267(5) W 76.4564ocos =(H-h-D/2)/e=(40-h)/15(6)將式代入(6)式得：25mW hw 36.49mm 即: hmin=25mm, hmax=36.49mm5-12圖示為一提升裝置，6為被提升的重物，設各接觸面間的摩擦系數(shù)為f(不計鉸鏈中的摩擦)，為了能可靠提起重物，試確定連桿2(3、4)桿長的取值范圍。I 777777/6彳/7777777ZA解：在使用該裝置時，先將構件1, 5并攏插入被提升重物的孔中，然后再按下5并稍加壓緊，只要構件5不自動松脫，便能可靠地提起該重物。取整個裝置作為研究對象分析受 力，如下圖所示，根據(jù)平衡條件Ni= N2=N, Ffi=Ff2=Ff，P=2Ff,要構件5不自松脫，則：刀M a=0有：N