機(jī)械原理（郭宏亮）第4章答案

本文格式為Word版，下載可任意編輯——機(jī)械原理（郭宏亮）第4章答案習(xí)題

1.判斷題

（1）摩擦力總是有害阻力。（×）（2）慣性力是構(gòu)件在作變速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的。（√）（3）機(jī)械效率是用來(lái)衡量機(jī)械對(duì)能量有效利用程度的物理量。（√）（4）V帶傳動(dòng)利用了楔形面能產(chǎn)生更大摩擦力的原理。（√）（5）自鎖是機(jī)械的固有屬性，所以機(jī)械都有自鎖現(xiàn)象（×）2.單項(xiàng)選擇題

（1）重力在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中起到的作用是（C）A．作正功B．作負(fù)功C．有時(shí)作正功，有時(shí)作負(fù)功D．不做功（2）不能稱(chēng)為平面機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動(dòng)形式的是（C）A．直線移動(dòng)B．定軸轉(zhuǎn)動(dòng)C．曲線運(yùn)動(dòng)D．平面運(yùn)動(dòng)（3）楔形面比平面能產(chǎn)生更大的摩擦力，是由于（B）

A．楔形面構(gòu)件表面的實(shí)際摩擦因數(shù)變大B．由于結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的當(dāng)量摩擦因數(shù)更大C．正壓力變大3.簡(jiǎn)答題

（1）何謂機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析？對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析的步驟如何？答：機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析就是將慣性力視為一般外力加于相應(yīng)構(gòu)件上，再按靜力分析的方法進(jìn)行分析。

對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析的步驟：①計(jì)算各構(gòu)件的慣性力；

②確定機(jī)構(gòu)董乂靜力學(xué)分析中的起始構(gòu)件（一般把作用未知外力的連架構(gòu)件作為起始構(gòu)件），并進(jìn)行拆桿組（如有高副，應(yīng)先低代）；

③從離開(kāi)起始構(gòu)件最遠(yuǎn)的桿組進(jìn)行力的計(jì)算，最終再推算到起始構(gòu)件；

④對(duì)機(jī)構(gòu)的一系列位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力計(jì)算，求出各運(yùn)動(dòng)副中的反力和平衡力的變化規(guī)律。如需考慮運(yùn)動(dòng)副中摩擦，可在上述力分析的基礎(chǔ)上參與摩擦力后屢屢反復(fù)計(jì)算而得，此法稱(chēng)逐步迫近法。

（2）構(gòu)件組的靜定條件是什么?基本桿組都是靜定桿組嗎?

答：構(gòu)件組的靜定條件：3n?2pl?ph，其中n為構(gòu)件組中構(gòu)件數(shù)目，pl為低副個(gè)數(shù)，

ph為高副個(gè)數(shù)。由于基本桿組3n?2pl?ph?0應(yīng)符合，所以基本桿組都滿足靜定條件，

都是靜定桿組。

（3）采用當(dāng)量摩擦系數(shù)fv及當(dāng)量摩擦角?v的意義何在？當(dāng)量摩擦系數(shù)fv與實(shí)際摩擦系數(shù)f不同，是由于兩物體接觸面幾何形狀改變，從而引起摩擦系數(shù)改變的結(jié)果，對(duì)嗎？

答：采用當(dāng)量摩擦系數(shù)fv及當(dāng)量摩擦角?v的意義在于簡(jiǎn)化計(jì)算，統(tǒng)一計(jì)算公式，可以不考慮兩運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀如何，其摩擦力均按F?fvPy計(jì)算，當(dāng)量摩擦角

?v?arctanfv。

不對(duì)。當(dāng)量摩擦系數(shù)fv與實(shí)際摩擦系數(shù)f不同，并非實(shí)際摩擦因數(shù)改變，而是由于兩

1

物體接觸面幾何形狀的改變，引起摩擦力大小的改變。f與物體的材料有關(guān)，而與形狀無(wú)關(guān)。fv是為了計(jì)算摩擦力便利，把運(yùn)動(dòng)副元素幾何形狀對(duì)運(yùn)動(dòng)副摩擦力的影響計(jì)入后的摩擦系數(shù)，不是真正的摩擦系數(shù)。

（4）在轉(zhuǎn)動(dòng)副中，無(wú)論什么狀況，總反力始終應(yīng)與摩擦圓相切的論斷正確否？為什么？答：不正確，只有軸頸相對(duì)于軸承滑動(dòng)，軸承對(duì)軸頸的總反力才始終切于摩擦圓。當(dāng)軸頸相對(duì)于軸承無(wú)滑動(dòng)時(shí)，沒(méi)有摩擦力，總反力不能切于摩擦圓3.簡(jiǎn)答題

（1）在圖4-21所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知lAB?0.1m，lBC?0.33m，

n1?1500r/min(為常數(shù))，活塞及其附件的重量G3?21N，連桿重量G2?25N，

1JS2?0.0425kg?m2，連桿質(zhì)心S2的位置為lBS2?BC。試確定在圖示位置時(shí)活塞的慣性

3力及連桿的總慣性力。

解：?1=2?n1/60?157rad/s，vB??1lAB?157?0.1?15.7m/s

選定?v?1(m/s)/mm，作速度多邊形圖，如圖4-21（a）所示。

圖4-21

___由圖得：vBC?bc?uv?11?1?11m/s所以，

?2?vBC11??33.3rad/slBC0.33

圖4-21（a）

aB??12lAB?2464.9m/s2n2aBC??2lBC?365.9m/s2選定?a?36.59(m/s2)/mm，作加速度多邊形圖，如圖4-21（b）所示。

圖4-21（b）

2

由圖得：所以，

aC?p?c??ua?48?36.59?1756.32m/s2??ua?57?36.59?2085.63m/s2as2??p?s2__________

活塞的慣性力：F3??m3aC??反。

G321aC???1756.32?3763.54N，方向與aC相g9.8G225?2??aS?2085.63??5320.48N，方向與g9.8?2??連桿的總慣性力：F2??m2aSaS2相反。

（2）圖示為一偏心輪凸輪機(jī)構(gòu)，已知機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)如下圖，G為推桿2所受載荷（包括其重力和慣性力），M為作用了凸輪軸上的驅(qū)動(dòng)力矩。設(shè)f1和f2分別為推桿與凸輪之問(wèn)及推桿與導(dǎo)路之間的摩擦系數(shù)，fv為凸輪軸頸與軸承間的當(dāng)量摩擦系數(shù)（凸輪軸頸直徑為d）。試求當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角為?時(shí)該機(jī)構(gòu)的效率，并探討凸輪機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)效率大小的影響。

圖4-23

解：考慮摩擦畫(huà)出各運(yùn)動(dòng)副中的總反力的方位如圖4-22（a）所示。

圖4-22（a）

3

以推桿為研究對(duì)象的平衡方程如下：

?F?Fx?0,?0,

?32cos?2?0FR12sin?1?FR32cos?1?FRy?32sin?2?0FR12cos?1?G?FR32sin?2?FR?MO?0,d2?32sin?2?d2?FR12cos?1?e?cos??0?FR32cos?2?l?FR2FR12(b?l)sin?1?G以凸輪為分開(kāi)的力平衡方程如下：

M?FR12?hh???rsin?1?ecos?cos?1ecos?)cos?1聯(lián)立上述方程解得

G(??rsin?1?M?cos?1?2ecos?cos?tan?2l

2eecos?(cos?1?cos?cos?tan?2)MOl???ecos?M??rsin?1?cos?1探討：當(dāng)?1,?2減小，l增大，則效率增大，由于?是變化的，瞬時(shí)效率也是變化的。

（3）圖示為一顎式破碎機(jī)，在破碎礦石時(shí)要求礦石不致被向上擠出，試問(wèn)?角應(yīng)滿足什么條件？經(jīng)分析可以得出什么結(jié)論？

解：設(shè)礦石的重量為Q，礦石與顎板間的摩擦因數(shù)為f，則摩擦角為??arctanf

礦石有向上被擠出的趨勢(shì)時(shí)，其受力圖如下圖4-23（a）所示，

圖4-23（a）

4

由力平衡條件可知：

2FRsin(FR??2??)?Q?0Q2sin(F??R0?FR?2

??)sin(?2??)sin?2???0，礦石將不被擠出，所以自鎖條件為??2?

當(dāng)??0時(shí)，即

?2

（4）圖示為一搖擺推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪1沿逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，F(xiàn)為作用在推桿2上的外載荷，試確定凸輪l及機(jī)架3作用給推桿2的總反力FR12及FR32的方位（不考慮構(gòu)件的重量及慣性力，圖