機(jī)械設(shè)計(jì)課后習(xí)題測(cè)驗(yàn)第5章作業(yè)

1、第5章作業(yè)5-1眼鏡用小螺釘Mlx0.25與其他尺寸螺釘例如M8x1.25相比,為什么更易發(fā)生自動(dòng)松脫現(xiàn)象§紋中徑=螺紋大徑-O.答:tan由于螺紋升角：td265x螺距)?t(d0.65t)象.5-2時(shí),答: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(dòng)松脫現(xiàn)當(dāng)作用在轉(zhuǎn)動(dòng)副中軸頸上的外力為一單力,并分別作用在其摩擦圓之內(nèi)、之外或相切軸頸將作種運(yùn)動(dòng)？當(dāng)作用在轉(zhuǎn)動(dòng)副中軸頸上的外力為一力偶矩時(shí),也會(huì)發(fā)生自鎖嗎？當(dāng)作用在轉(zhuǎn)動(dòng)副中軸頸上的外力為一單力,并分別作用在其摩擦圓之內(nèi)發(fā)生自鎖,軸不能運(yùn)動(dòng)；作用在其摩擦圓之外或相切時(shí),軸頸將轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)作用在轉(zhuǎn)動(dòng)副中軸頸上的外力為一力

2、偶矩時(shí),不會(huì)發(fā)生自鎖.5-3自鎖機(jī)械根本不能運(yùn)動(dòng),對(duì)嗎？式舉2,-3個(gè)利用自鎖的實(shí)例.答：不對(duì),由于自鎖機(jī)械對(duì)應(yīng)于一定的外力條件和方向才自鎖.5-4通過(guò)對(duì)串聯(lián)機(jī)組及并聯(lián)機(jī)組的效率計(jì)算,又設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)有何重要啟示？答：應(yīng)盡可能的提升串聯(lián)機(jī)組中任意機(jī)構(gòu),減少的效率串聯(lián)機(jī)組中機(jī)構(gòu)的數(shù)目.在并聯(lián)機(jī)組局部著重提升傳遞功率大的傳動(dòng)路線的效率.5-5圖示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中,曲柄1在驅(qū)動(dòng)力矩Mi作用下等速轉(zhuǎn)動(dòng).設(shè)各轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸頸半徑r=10mm,當(dāng)量摩擦系數(shù)fv=0.1,移動(dòng)副中的滑塊摩擦系數(shù)f=0.15,1ab=100mm,1bc=350mm.各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量略而不計(jì).當(dāng)Mi=20N.m時(shí),試求機(jī)構(gòu)在圖

3、示位置所能克服的有效阻力F3及機(jī)械效率.Ml解：1根據(jù)條件fvr=0.1x10=1mm=arctanf=8.53o計(jì)算可得圖示位置a=45.67q3=14.33.2考慮摩擦?xí)r,運(yùn)動(dòng)副中反力如圖a所示3構(gòu)件1的平衡條件為：Fr211ABsina+2p=M1Fr21=Fr23=M1/1ABSina+2P構(gòu)件3的平衡條件為:作力的多邊形圖bFR23+FR43+f3=0FR23有：sin(90osin(90oFr23CoScos()(labsin2)cos()93.64%5機(jī)械效率:-270.38N)Iabcossincos(lABsin2)cos(5-6圖示為一帶式運(yùn)輸機(jī),由電動(dòng)機(jī)1經(jīng)平帶傳動(dòng)及一個(gè)

4、兩級(jí)齒輪減速器帶動(dòng)運(yùn)輸帶8.設(shè)運(yùn)輸帶8所需的曳引力F=5500N,運(yùn)送速度v=1.2m/s.平帶傳動(dòng)包括軸承的效率刀1=0.95,每對(duì)齒輪包括其軸承的效率刀2=0.97,運(yùn)輸帶8的機(jī)械效率刀3=0.92包括其支承和聯(lián)軸器.試求該系統(tǒng)的總效率刀及電動(dòng)機(jī)所需的功率.解：該系統(tǒng)的總效率為：=二刀1.刀22f3=0.95x0.972X0.92=0.822電機(jī)所需功率：N=Pv/r=5500x1.2x10-3/0.822=8.029kW5-7如下圖,電動(dòng)機(jī)通過(guò)v帶傳動(dòng)及圓錐、圓柱齒輪傳動(dòng)帶開(kāi)工作機(jī)A及B.設(shè)每對(duì)齒輪的效率可打1=0.97包括軸承的效率在內(nèi),帶傳動(dòng)的效率刀3=0.92,工作機(jī)A、B的功率分

5、別為PA=5kW、PB=1kW,效率分別為刀A=0.8、刀B=0.5,試求電動(dòng)機(jī)所需的功率.解：輸入功率Pa'=Pa/(rAY12rl2)=7.22kWPb'=Pb/(刀By112rl2)=2.31kW電機(jī)所需功率P電=PA'+PB'=9.53kW5-8圖a示為一焊接用的楔形夾具.利用這個(gè)夾具把兩塊要焊接的工件1及1,預(yù)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(dāng)夾緊后,楔塊3不會(huì)自動(dòng)松脫出來(lái)的條件.(a)解一：根據(jù)反行程時(shí)刀、wo的條件確定反行程時(shí)楔塊3退出取楔塊3為脫離體,其受工件1,1'和夾具2作用的總、反力FR13和以及支持力

6、P.各力方向如圖ab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=Pcosf/sina-2,=0,FR230=P/sina'FR230Sin2于是此機(jī)構(gòu)反行程的效率為FR23C0SSin令刀'W0,可得自鎖條件為aW2j解二：根據(jù)反行程生產(chǎn)阻力小于或等于零的條件來(lái)確定根據(jù)楔塊3的力多邊形圖c由正弦定理可得P=FR23sina-2./cos.假設(shè)滑塊不自動(dòng)松脫,那么應(yīng)使PWQ即得自鎖條件為aW24解三：根據(jù)運(yùn)動(dòng)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3受力如圖b楔塊3就如同受到Fr23此時(shí)為驅(qū)動(dòng)力作用而沿水平面移動(dòng)的滑塊.故只要作用在2卬圖

7、b為一顆式破碎機(jī),在破碎礦石時(shí)要求礦石不致被向上擠出,經(jīng)分析可得出什么結(jié)論？摩擦角4內(nèi),楔塊3即發(fā)生自鎖.即“-4w.因此可得自鎖條件為“W24F：中試問(wèn)a角應(yīng)滿足什么條件？解：設(shè)礦石的重量為Q,礦石與鄂板間的摩擦系數(shù)為f,那么摩擦角為：.=arctanf(b)礦石有向上擠出趨勢(shì)時(shí),其受力如圖(b)所示,由力平衡條件知:2FRSin(/2-()-Q=0FR=Q/2FRsin(a/2-()t'=FRo/FR=sin(a/2-4)/sin(a/2)當(dāng)?shù)?#39;W時(shí),即a/2-4W0礦石將不被擠出,即自鎖條件為a5-9圖示為一超越離合器,當(dāng)星輪1沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí),滾柱從而帶動(dòng)外圈3也沿順

8、時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng).設(shè)摩擦系數(shù)f=0.08,<2(f)2將被楔緊在楔形間隙中,R=50mm,h=40mm.為保提示：在解此題時(shí),要用到上題的結(jié)論.(答：9.424mm<d<10mlrl.)證機(jī)構(gòu)能正常工作,i確定滾柱直徑d的適宜范圍.解：解如下圖,過(guò)滾柱2與外圈3的接觸線的公切面.將形成夾角a的楔形面.由題的結(jié)論知.凡具有楔形面或楔形塊的機(jī)構(gòu)其楔緊不松脫條件為此時(shí)&=arcos(h+d/2)/(R+d/2)()=arctanf=arctan0.08=4o34'26''由此可得d>2(Rcos2()-h)/(1+cos2()=9.42mm為了保證

9、機(jī)構(gòu)能正常工作,滾柱的最大直徑不得超過(guò)R-h,即d<R-h=10mm,故滾柱直徑的取值范圍為9.4210mm.5-10對(duì)于圖4-3所示斜面機(jī)構(gòu)以及圖45所示的螺旋機(jī)構(gòu),當(dāng)其反行程自鎖時(shí),其正行程的效率一定為1/2,試問(wèn)這是不是一個(gè)普遍規(guī)律？式分析圖示斜面機(jī)構(gòu)當(dāng)其處于臨界自鎖時(shí)的情況,由此可得出什么重要的結(jié)論(設(shè)f=0.2)?解：(1)不是普遍規(guī)律.(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+4)/sin(a-(J)G0=Fcos(3-a)/sinaY'=Go/G=COS(3-a)sin(a-(j)/sinacos(3

10、-a+(j)IM)令Y'<0,得aW.=arctanf=11.3o時(shí)滑塊自鎖.a=.=11.31o時(shí),滑塊臨界自鎖.正行程的效率：因滑塊的正行程的效率與反行程的運(yùn)動(dòng)方向相反,摩擦力要反向,固由式中4反號(hào),即可得正行程時(shí)驅(qū)動(dòng)力F與生產(chǎn)阻力G的關(guān)系為F=Gsin(a+4)/cos(3-a-(J)F0=Gsina/cos(3-a)那么正行程的效率Y=F./F=sinacos(3-a-4)/cos(3-a)sin(a+(j)滑塊反行程臨界自鎖時(shí).其正行程的效率0.5667sin11.31ocos(45o11.31011.310)zoz_0oz0-sin(11.3111.31)cos(45

11、11.31)結(jié)淪：由式可知,3加大刀提升.所以自鎖機(jī)構(gòu)的效率1/2未必成立,它隨驅(qū)動(dòng)力的方向在變化,合理地安排工作行程驅(qū)動(dòng)力的方向,可提升機(jī)械效率.5-11在圖59所示的偏心夾具中,設(shè)夾具中央高H=100mm,偏心盤(pán)外徑D=120mm,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.(答：hmin=25mm,hmax=36.49mm.)解：要偏心夾具發(fā)行程自鎖.總反力FR23應(yīng)穿過(guò)摩擦圓,即應(yīng)滿足條件ss1<p(1)由直角三角形ABC及43£有：S=AC=(Dsin)/2(2)s=OE=esin(8-)(3

12、)由式(2)(3)得：0Wesin.-)(Dsin)/2wp(4)=arctanf=8.53o將(4)式代入(1)式得：0Wsin(8-)W0.9267(5)6<76.4564ocos6=(H-h-D/2)/e=(40-h)/15(6)將(5)式代入(6)式得：25mmhw36.49mm即：hmin=25mm,hmax=36.49mm5-12圖示為一提升裝置,6為被提升的重物,設(shè)各接觸面間的摩擦系數(shù)為f不計(jì)較鏈中的摩擦,為了能可靠提起重物,試確定連桿23、4桿長(zhǎng)的取值范圍.解：在使用該裝置時(shí),先將構(gòu)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(gòu)件5不自動(dòng)松脫,便能可靠地提起該重物.取整個(gè)裝置作為研究對(duì)象分析受力,如下列圖所示,根據(jù)平衡條件Ni=N2=N,Ffi=Ff2=Ff,P=2Ff,要構(gòu)件5不自松月那么：12