第四章 第五章 机械中的摩擦和机械效率习题及答案

1、第四章 第五章 机械中的摩擦和机械效率1 什么是摩擦角？移动副中总反力是如何定的？2 何谓当量摩擦系数及当量摩擦角？引入它们的目的是什么？3 矩形螺纹和三角形螺纹螺旋副各有何特点？各适用于何种场合？4 何谓摩擦圆？摩擦圆的大小与哪些因素有关？5 为什么实际设计中采用空心的轴端？6 何谓机械效率？7 效率高低的实际意义是什么？8 何谓实际机械、理想机械？两者有何区别？9 什么叫自锁？10 在什么情况下移动副、转动副会发生自锁？11 机械效率小于零的物理意义是什么？12 工作阻力小于零的物理意义是什么？13从受力的观点来看，机械自锁的条件是什么？14 机械系统正行程、反行程的机械效率是否相等？为什

2、么？15移动副的自锁条件是 ； 转动副的自锁条件是 ； 螺旋副的自锁条件是 。16机械传动中，V带比平带应用广泛，从摩擦的角度来看，主要原因是 。17 普通螺纹的摩擦 矩形螺纹的摩擦，因此，前者多用于 （传动、紧固联接）。18 影响当量摩擦系数的因素有 。19如图所示由A、B、C、D四台机器构成的机械系统，设各单机效率分别为A,B,C,D,机器B、D的输出功率分别为NB,ND（1）该机械系统是串联，并联还是混联？（2）写出该系统输入总功率N的计算式。20在如图所示的曲柄滑块机构中，已知各构件尺寸、作用在滑块上的水平驱动力F、各转动副处摩擦圆（图中用虚线表示）及移动副的摩擦角，不计各构件的惯性力

3、和重力，试作出各构件的受力分析。21图示楔块夹紧机构，各摩擦面的摩擦系数为f，正行程时Q为阻抗力，P为驱动力。试求：(1 反行程自锁时角应满足什么条件？（2）该机构正行程的机械效率。22 如图所示为由齿轮机构组成的双路传动，已知两路输出功率相同，锥齿轮传动效率1，圆柱齿轮传动效率2，轴承摩擦不计，试计算该传动装置的总效率。23在图示铰链机构中，铰链处各细线圆为摩擦圆，为驱动力矩，为生产阻力。在图上画出下列约束反力的方向与作用位置：、。24 在图示的制动装置中，构件4是待制动转子，其上作用着已知转矩，机构中各转动副A、B、C、D处的摩擦圆半径均为，凸轮1与摆杆2在E点的摩擦角为，制动块3与转子4

4、的摩擦圆半径为(、如图示。试在机构图中画出在制动过程中各运动副(包括3与4之间的总反力(指向及作用线位置，并写出求解作用在凸轮1上的制动力的方法步骤。（注：图中细线表示摩擦圆）25 图示的高副机构中，是作用在主动构件1上的驱动力矩，是作用在从动件2上的阻力。设已知构件1、2在接触点P的摩擦角及A、B两铰链的摩擦圆(如图所示，试在图中画出运动副反力，的方向线(包括位置、指向。26 在例5-4图（a）所示的机构中，已知各构件的尺寸及机构的位置，长度比例尺为（m/mm），各转动副处的摩擦圆如图中的虚线圆，移动副及凸轮高副处的摩擦角为，凸轮顺时针转动，作用在构件4上的工作阻力为Q。若不计各构件的重力和

5、惯性力，试求：（）在图示位置各运动副的反力；（）在图示位置需施加于凸轮上的驱动力矩M1；（）机构在图示位置的机械效率。27 图示为机械手抓料机构。图中各铰链处用细线所画小圆为摩擦圆。已知吊爪在D处与重物之间的摩擦角为，试画出在机械手抓起重物以后的情况下，以5给3的力为主动力时，作用在构件3上的各力的作用线及方向，并列出其力平衡矢量方程式，画出力多边形。图示比例尺。28 图示手压机机构运动简图。运动副A、B、C处的摩擦圆(以细线圆表示及移动副的摩擦角如图示。作用于构件1上的驱动力P=500N。试用图解法作：(1在该简图上画出各运动副的总反力作用线及指向；(2写出构件1、3的力矢量方程式；(3画出

6、机构的力多边形(=10;(4计算压紧力之值。29 图示为破碎机在破碎物料时的机构位置图，破碎物料4假设为球形。已知各转动副处的摩擦圆(以细线圆表示及滑动摩擦角如图所示。试：(1在图中画出各转动副处反力及球料4作用于构件3上反力的作用线及方向；(2导出球料不被向外挤出(即自锁时的角条件。30 图示焊接用的楔形夹具，1、1'为焊接工件，2为夹具体，3为楔块，各接触面间摩擦系数均为。(1画出楔块在夹紧力作用下向外退出(称反行程时的受力图及力多边形，写出反行程中阻力的计算式；(2导出反行程的自锁条件。第四章 第五章 机械中的摩擦和机械效率15移动副的自所条件是 < ； 转动副的自所条件是

7、 ； 螺旋副的自所条件是 。16 机械传动中，V带比平带应用广泛，从摩擦的角度来看，主要原因是 V带为槽面摩擦,fv大 。17 普通螺纹的摩擦 大于 矩形螺纹的摩擦，因此，前者多用于 紧固联接 （传动、紧固联接）。18 影响当量摩擦系数的因素有 接触面间的摩擦系数f和接触面的几何形状 。19 （1）该机械系统是混联 （2）20 21 （1）反行程自锁时角应满足2（2）该机构正行程的机械效率。 22 23（1）根据构件间的相对运动关系和平衡条件，确定各运动副中总反力的作用线位置和方向；（2）从二力杆开始进行机构的力分析。解：（1）构件2受力分析构件2为二力杆，且为拉杆，可初步判断出、的大致方向，

8、再由对C点的力矩与反向，对B点的力矩与反向，可以判断出切点。注意：（2）构件1受力分析构件1为力矩平衡，这样可知与大小相等，方向相反，构成力偶与平衡。然后根据对D点的矩与反向可判断出的切点。（3）构件3受力分析构件3受三力平衡，故三力应汇交一点。，可大致画出力多边形，判断出的大致方向，然后由对A点矩与反向原则，判断出的切点。24 (1作出各运动副反力的作用线如图。(2求解的方法与步骤：(a由转子4的力平衡条件画出和，由已知Mr求出=。为和间的距离；(b由构件2的力平衡条件画力三角形，求出 (其中(c由凸轮1的力平衡条件画力三角形，求出 。(其中25 （1）构件1为力矩平衡；（2）构件2为三力平

9、衡；（3）作出R12，R31，R21，R32作用线。26 解题要点：（）首先，分析并标出各构件间的相对运动方向；（）其次，关键是确定运动副中总反力的方向；（）然后，从二力杆开始进行各构件的受力分析。解：（）求各运动副的反力根据机构的运动情况和力的平衡条件，可确定各运动副总反力的作用线位置和方向如例题干图所示，分别取构件、为示力体，列出力平衡方程式为构件构件而根据上述个力平衡方程式，选取力比例尺（N/mm）作力多边形abcd，如下图所示。由图可得各总反力，其中为力多边形中第个力的图上长度（mm）。（）求需施加于凸轮上的的驱动力矩M1由凸轮的平衡条件可得（N·m）式中，l为与两方向线的图

10、上距离，单位为mm。（）求机械效率由机械效率计算公式，先求理想状态下需施加于凸轮上的驱动力矩。为此，取同样的力比例尺作出机构在不考虑摩擦状态下，即，各运动副反力（即正压力）的力多边形，如下图（c）所示。由图可得正压力的大小为（N）再由凸轮的力平衡条件可得（N·m）式中，为与两方向线的图上距离（mm）。因此，该机构在图示位置的瞬时机械效率为27 (1作出三个运动副反力作用线如图(2构件3力平衡方程式： (3作力三角形。28 (1画出运动副反力的作用线如图a (2矢量方程式：构件1：+=0构件3：+=0(3作出力多边形,见图b (4压紧力Q=7010=700N(a (b29 (1作出各运动副反力