機(jī)械設(shè)計(jì)課后習(xí)題作業(yè)

1、 第5章作業(yè)5-l 眼鏡用小螺釘(Ml x 025)與其他尺寸螺釘(例如M8 x 125)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-O65 x螺距)? 答：因?yàn)槁菁y升角：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)象。5-2 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)、之外或相切時(shí)，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?答：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偶矩時(shí)，

2、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?試舉2,-3個(gè)利用自鎖的實(shí)例。 答：不對(duì)，因?yàn)樽枣i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，對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)有何重要啟示? 答：應(yīng)盡可能的提高串聯(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)組部分著重提高傳遞功率大的傳動(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M1作用下等速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)已知各轉(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，lAB=100 mm，lBC=350 mm。各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量略而不計(jì)。當(dāng)M1=20 N.m時(shí)，

3、試求機(jī)構(gòu)在圖示位置所能克服的有效阻力F3及機(jī)械效率。解：（1）根據(jù)已知條件fvr=0.110=1mm=arctanf=8.53º計(jì)算可得圖示位置=45.67º, =14.33º（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：FR21(lABsin+2)=M1FR21=FR23=M1/(lABsin+2)構(gòu)件3的平衡條件為：FR23+FR43+f3=0作力的多邊形圖（b）有：（4）（5）機(jī)械效率： 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)兩級(jí)齒輪減速器帶動(dòng)運(yùn)輸帶8。設(shè)已知運(yùn)輸帶8所需的曳引力F=5 500 N，運(yùn)送速度v=1.2

4、m/s。平帶傳動(dòng)(包括軸承)的效率1=0.95，每對(duì)齒輪(包括其軸承)的效率2=0.97，運(yùn)輸帶8的機(jī)械效率3=0.92(包括其支承和聯(lián)軸器)。試求該系統(tǒng)的總效率及電動(dòng)機(jī)所需的功率。解：該系統(tǒng)的總效率為：=1.22.3=0.950.9720.92=0.822 電機(jī)所需功率：N=Pv/=55001.210-3/0.822=8.029kW5-7如圖所示，電動(dòng)機(jī)通過(guò)v帶傳動(dòng)及圓錐、圓柱齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)工作機(jī)A及B。設(shè)每對(duì)齒輪的效率可1=0.97(包括軸承的效率在內(nèi))，帶傳動(dòng)的效率3=0.92，工作機(jī)A、B的功率分別為PA=5 kW、PB=1kW，效率分別為A=0.8、B=0.5，試求電動(dòng)機(jī)所需的功率。解

5、：:輸入功率 PA=PA/(A122)=7.22kWPB=PB/(B122)=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)。解一：根據(jù)反行程時(shí)0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P。各力方向如圖(a)(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(-2) , =0,FR230=P/s

6、in于是此機(jī)構(gòu)反行程的效率為令 0, 可得自鎖條件為2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=FR23sin(-2)/cos若滑塊不自動(dòng)松脫，則應(yīng)使P0，即得自鎖條件為2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。故只要作用在摩擦角內(nèi)，楔塊3即發(fā)生自鎖。即-因此可得自鎖條件為2 圖b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)分析可得出什么結(jié)論?解：設(shè)礦石的重量為Q，礦石與鄂板間的摩擦系數(shù)為f，則摩擦角為

7、：=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(/2-)=FR0/FR=sin(/2-)/sin(/2)當(dāng)0時(shí)，即/2-0礦石將不被擠出，即自鎖條件為25-9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2將被楔緊在楔形間隙中，從而帶動(dòng)外圈3也沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)已知摩擦系數(shù)f=0.08，R=50 mm，h=40 mm。為保證機(jī)構(gòu)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(shí)，要用到上題的結(jié)論。(答：9.424 mm<d<10 mlrl。) 解：解 如圖所示，過(guò)滾柱2與外圈3

8、的接觸線的公切面將形成夾角的楔形面。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: 2g，。 此時(shí) =arcos(h+d/2)/(R一+d/2) =arctanf=arctan0.08=4º3426 由此可得 d2(Rcos2一h)/(1+cos2)=9.42 mm 為了保證機(jī)構(gòu)能正常工作，滾柱的最大直徑不得超過(guò)R-h，即dR-h=10 mm，故滾柱直徑的取值范圍為9.4210mm。5-10對(duì)于圖43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12，試問(wèn)這是不是一個(gè)普遍規(guī)律?試分析圖示斜面機(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

9、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(-+)/sin(-)G0=Fcos(-)/sin=G0/G=cos(-)sin(-)/sincos(-+) 令0，得=arctanf=11.3º時(shí)滑塊自鎖。=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(+)/cos(-) F0=Gsin/cos(-) 則正行程的效率 =F0F=sincos(-)cos(

10、-)sin(+) 滑塊反行程臨界自鎖時(shí)其正行程的效率 結(jié)淪：由式可知，加大提高所以自鎖機(jī)構(gòu)的效率12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，可提高機(jī)械效率。 5-11在圖59所示的偏心夾具中，設(shè)已知夾具中心高H=100 mm，偏心盤(pán)外徑D=120 mm，偏心距e=15mm，軸頸摩擦圓半徑=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=25 mm，hmax=3649 mm。)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 (1)由直角三角形ABC及OAE有: sl=AC=(Dsin)/2

11、 (2) s=OE=esin(-) (3)由式（2）（3）得： 0esin(-)(Dsin)/2 (4) =arctanf=8.53º將(4)式代入(1)式得：0sin(-) 0.9267 (5) 76.4564º cos=(H-h-D/2)/e=(40-h)/15 (6)將(5)式代入(6)式得：25mmh36.49mm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)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(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，如下圖所示，根據(jù)平衡條件N1= N2=N, Ffl=Ff2=Ff，P=2Ff, 要構(gòu)件