机械设计课后习题第5章作业

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 侧如M8 x 1 . 25）相比，为什么更易发生自 动松脱现象（纹中径=螺纹大径-0. 65 x螺距）?tan P = - =t答:因为螺纹升角：兀d2兀（d 0.65t）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。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 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 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，轴颈将转动。当作用在转动副中轴颈上的外力为5-2时，轴不

2、答： 能运动；作用在其摩擦圆之外或相切时，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 Mi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 亿=0.1,移动副中的滑块摩擦系数 f=0.15 , Iab=100 mm, Ibc=350

3、 mm。各构件的质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fvr=0.1 X 10=1mm0 =arcta nf=8.53oa =45.67o 3 =14.33oa)所示的有效阻力F3及机械效率。解：（1）根据已知条件计算可得图示位置（2）考虑摩擦时，运动副中反力如图（3） 构件1的平衡条件为：FR21（lABSin a +2 p ）=M 1Fr21=Fr23=M 1/（I ABSin a +2 p ） 构件3的平衡条件为：FR23+FR43+f3=0F3F R23作力的多边形图（b）有:LFr23 cosF3 一=-（4）Si n( 90 + 护)si n(

4、90 = )M1COSCCC/口 常- _ = 93.64%cos(P - )(IAB sin a + 2 P)cos( P - )n = F3(5)机械效率：F30lAB cos sin。cosP.AB门-270.38N(lAB sin a + 2P)cos(P -护)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&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

5、动机所需的功率。1 31 ES2 22 n 3=0.95 X 0.97 X 0.92=0.822解：该系统的总效率为：n = n 1. n电机所需功率： N=Pv/ n =5500 X 1.2 X 10-3/0.822=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 n B=0.5，试求电动机所需的功率。Pb=Pb/( n Bn i2 n 2)=2.31kW 电机所需功率 P电=卩A+PB=9.53kW5-8图(a)示为一焊接用的楔形夹具。利用这

6、个夹具把两块要焊接的工件 以便焊接。图中1及1预先夹妥，2为夹具体，3为楔块。试确定其自锁条件 (即当夹紧后，楔块 3不会自动(a)解一：根据反行程时 n w0勺条件确定0 =0,FR230=P/sin a sin(a -2 ) cos sin 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 (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 0 /sin( a -2 $ ),T)_ F R230于是此机构反行程的效率为Fr23令n 0,可得自锁条件为a 20解二：根据反行程生产阻力

7、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( a -2 0 )/cos 0 若滑块不自动松脱，则应使PWQ即得自锁条件为a 20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a - 0 0因此可得自锁条件为 a 20仍3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, 经分析可得出什么结论 ？试问a角应满足什么条件？f，则摩擦角为：0 =arcta nf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：2FRSi

8、n( a /2- 0 )-Q=0 FR=Q/2FRsin( a /2- 0 ) n =FR0/FR=sin( a /2- 0 )/sin( a /2)当n W0寸，即卩a /2- 0 wo矿石将不被挤出，即自锁条件为a 205-9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=4O mm。为保d的合适范围。(答：9.424 mmd10 mlrl。)证机构能正常工作，试确定滚柱直径2/提示：在解此题时，要用到上题的结论。MIT.解：解 如图所示，过滚柱2与外圈3的接触线的公切面.

9、将形成夹角a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 2(Rcos2 0 一 h)/(1+cos2 0 )=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a - (p - 8)-0 )/sin a cos( 3 - a + 0 )5-10对于图4 3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 w 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(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(

10、3 - a + 0 )/sin( a - 0 )G0=FCOS( 3 - a )/sin aa =arctanf=11.3o 时滑块自锁。因滑块的正行程的效率与反行程的运动方向相反,F与生产阻力G的关系为a =0 =11.310时，滑块临界自锁。摩擦力要反向，固由令nw 0,得 正行程的效率：式中0反号，即可得正行程时驱动力F=Gsin( a + 0 )/cos( 3 - a - 0 )F0=Gsin a /cos( 3 - a )则正行程的效率n =F0/ F=sin a cos( 3 - a - 0 )/ cos( 3 - a )sin( a + 0 ) 滑块反行程临界自锁时.其正行程的效

11、率十 sin11.31 cos(45 -11.3111.31) 门sin(11.31 +11.31) cos(45 -11.31)结沦：由式可知，B加大n提高所以自锁机构的效率 n W1/2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。F.Ji卜w VC；Z2Cl22d5-11在图59所示的偏心夹具中, 偏心距e=15mm,轴颈摩擦圆半径 最小厚度hmax和hmin。设已知夹具中心高p =5mm，摩擦系数H=100 mm，偏心盘外径 D=120 mm ,f=0.15。求所能夹持的工件的最大、fa I lUI(答：hmin=25 mm , hmax=36 .

12、 49 mm。) 解： 要偏心夹具发行程自锁。总反力S SiW p由直角三角形 ABC及 OAE有：Fr23应穿过摩擦圆，即应满足条件由式(2) (3)得:将式代入式得:将式代入式得：即：hmin=25mm, h5-12图示为一提升装置，擦)，为了能可靠提起重物，试确定连杆S=AC=（Dsin ）/2 s=OE=esin（ 5 -）OW esin -）（Dsin=arcta nf=8.530W sin -）W 0.92675 W 76.4564Ocos 5 =（H-h-D/2）/e=（40-h）/1525mrW hw 36.49mm)/2oWpmax=36.49mm6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Ni= N2=N, Ffi=Ff2=Ff，P=2F