第四章 第五章 机械中的摩擦和机械效率 习题及答案

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ηA,ηB,ηC,ηD,机器B、D的输出功率分别为N B,N D

（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φ，不计各构件的惯性力和重力，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α角应满足什么条件？（2）该机构正行程的机械效率η。

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η1=0.97，圆柱齿轮传动效率η2=0.98，轴承摩擦不计，试计算该传动装置的总效率η。

23在图示铰链机构中，铰链处各细线圆为摩擦圆，d M 为驱动力矩，r P 为生产阻力。在图

上画出下列约束反力的方向与作用位置：12R 、32R 、43R 、41R

。

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r M ，机构中各转动副A 、B 、C 、D 处的摩擦圆半径均为ρ，凸轮1与摆杆2在E 点的摩擦角为ϕ，制动块3与转子4的摩擦圆半径为r (ϕ、ρ、r 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P

的方法步

骤。（注：图中细线表示摩擦圆）

25 图示的高副机构中，1M 是作用在主动构件1上的驱动力矩，Q

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ϕ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21R ，31R ，12R

，32R 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l μ（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ϕ，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惯性力，试求： （１）在图示位置各运动副的反力；

（２）在图示位置需施加于凸轮上的驱动力矩M 1； （３）机构在图示位置的机械效率η。

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Q 之间的摩擦角为ϕ=30o

，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 5 mm/mm l μ=。

'

'

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)画出机构的力多边形(μ

p=10

N

mm);

(4)计算压紧力Q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ϕ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θ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f。

(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P 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 β<φ ； 转动副的自所条件是 α≤ρ ； 螺旋副的自所条件是 λ≤φ 。 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α角应满足α≤2φ

（2）该机构正行程的机械效率η。

22 η=0.9506

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12R 、32R 的大致方向，再由12R 对C 点的力矩与21ω反向，32R 对B 点的力矩与23ω反向，可以判断出切点。

注意：12213223R R R R =-==- （2）构件1受力分析 构件1为力矩平衡，这样可知41R 与21R 大小相等，方向相反，构成力偶与d M 平衡。

然后根据

41R 对D 点的矩与14ω反向可判断出41R 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。

23430r R R P ++=，可大致画出力多边形，判断出43R 的大致方向，然后由43R 对A