考研机械原理-6

考研机械原理-6

(总分：100.00，做题时间：90分钟)

一、单项选择题(总题数：4，分数：6.00)

1.两运动副元素的材料一定时，当量摩擦系数取决于______。

（分数：1.50）

A.运动副元素的几何形状√

B.运动副元素间的相对运动速度的大小

C.运动副元素间作用力的大小

D.运动副元素间温差的大小

解析：

2.机械中采用环形轴端支承的原因是______。

（分数：1.50）

A.加工方便

B.避免轴端中心压强过大√

C.便于跑合轴端面

D.提高承载能力

解析：

3.下述四个措施中，______不能降低轴颈中的摩擦力矩。

（分数：1.50）

A.减小轴颈的直径

B.加注润滑油

C.略微增大轴承与轴颈的间隙

D.增加轴承的长度√

解析：

4.一台机器空运转，对外不做功，这时机器的效率______。

（分数：1.50）

A.大于零

B.小于零

C.等于零√

D.大小不一定

解析：

二、填空题(总题数：5，分数：10.00)

5.移动副的自锁条件是 1，转动副的自锁条件是 2，螺旋副的自锁条件是 3。

（分数：2.00）

解析：传动角β小于摩擦角φ或当量摩擦角φv；外力作用线与摩擦圆相切或相交；螺旋升角a小于摩擦角φ或当量摩擦角φv

6.从效率的观点来看，机械的自锁条件是 1；对于反行程自锁的机构，其正行程的机械效率一般小于 2。

（分数：2.00）

解析：恒小于或等于零；50%

7.在同样条件下，三角螺纹的摩擦力矩 1矩形螺纹的摩擦力矩，因此它多用于 2。

（分数：2.00）

解析：大于；紧固连接

8.机械发生自锁的实质是 1。

（分数：2.00）

解析：驱动力所能做的功总是小于或等于克服由其可能引起的最大摩擦阻力所需要的功

9.机械效率等于 1功与 2功之比，它反映了 3功在机械中的有效利用程度。

（分数：2.00）

解析：输出；输入；输入

三、分析计算题(总题数：9，分数：27.00)

10.已知下图所示机构中移动副的摩擦系数f=0.1，转动副的当量摩擦系数f v =0.15，绳的两直线部分与斜面平行，且绳与滑轮间无滑动，滑轮半径R=100mm，轴颈半径r=30mm，滑块重Q=1000N，斜面倾角α=30°，楔形半角θ=60°。求使滑块2匀速上滑所需的拉力P及机构的效率。

（分数：3.00）

__________________________________________________________________________________________ 正确答案：()

解析：解：各支承反力如下图所示。

因为斜面的当量摩擦系数

f v =f/sinθ=0.1/sin60°=0.115

所以当量摩擦角为

φv =arctanf v=arctan0.115=6.587°

转动副的摩擦圆半径为

ρ=f v r=0.115×30mm=3.45mm

以滑块2为示力体，列出力平衡方程式：

Q+R 12 +R 32 =0

作力多边形，由正弦定理，可得

Q/sin(90°-φv )=R 32 /sin(α+φv )

即 R 32 =Qsin(α+φv )/cosφv (a)

以滑轮3为示力体，列出力平衡方程式：

R 13 =P+R 23和 PR=R 23 R+R 13ρ

解得 P=R 23 (R+ρ)/(R-ρ) (b)

因为R 23 =R 32，所以将式(a)代入式(b)，得

在理想状态下，f=0，f v =0，故φv =0，ρ=0，得

P 0 =Qsinα=(1000sin30°)N=500N

这样，该机构的效率为

11.如下图所示的四构件斜面机构，已知摩擦角为φ，求力P为驱动力时的正行程不自锁而Q为驱动力时反行程自锁的条件，并求反行程的效率关系式。

（分数：3.00）

__________________________________________________________________________________________ 正确答案：()

解析：解：当P为驱动力时(设为正行程)，各支承反力的作用线如下图所示。

滑块3的三力平衡方程式为P+R 23 +R 43 =0，作力三角形得

由式(a)可知，R 23不可能为负值，即滑块3不会自锁。

滑块2的三力平衡方程式为R 32 +R 12 +R 42 =0，由相应的力三角形可得

由式(b)可以看出，当β+2φ＞90°，即当β＞90°-2φ时，阻力R 12将为负值，此时滑2将处于自锁状态。

滑块1的三力平衡方程式为Q+R 41 +R 21 =0，作力三角形可得

由式(c)可见，当a＜2φ时，Q为负值，此时滑块1处于自锁状态。

由以上分析可知，不论是β＞90°-2φ还是α＜2φ，二者只要有一个条件成立，整个机构就自锁。为了使正行程不自锁，则必须使β＜90°-2φ和α＞2φ同时得到满足。

当Q为驱动力时，为反行程。只要将式(a)、(b)、(c)中的摩擦角φ变号，即可导出相应力的关系式。

对于滑块3，由式(a)可得

当β＜2φ时，阻力P变为负值，滑块3自锁。

对于滑块2，由式(b)可得

当a+2φ＞90°时，即当α＞90°-2φ时，阻力R 32将为负值，滑块2将自锁。

对于滑块1，由式(c)可得

R 21 =Qcosφ/sin(α+2φ) (c")

此式不可能取得负值，因此当Q为驱动力时，滑块1不会自锁。

综合反行程的讨论可知，只要β＜2φ或α＞90°-2φ成立，反行程将自锁。

把正、反两行程的条件加以归纳：

(1)正行程不自锁，必须同时满足β＜2φ和α＞90°-2φ；

(2)反行程自锁，应当满足β＜90°-2φ或α＞2φ。

由此得知最后结果为：

当φ≤22.5°时，应满足β＜2φ和α＞90°-2φ；

当φ＞22.5°时，应满足β＜90°-2φ和α＞2φ。

反行程的效率为η"=P/P 0，其中P为实际的工作阻力，P 0为理想的工作阻力。因此，由式(a")、(b")和(c")逐步代入并化简，得

12.如下图所示的机组是一电动机经带传动、减速器带动两个工作机A和B。已知两个工作机的输出功率和效率分别为N A =2kw，ηA =0.8；N B =3kw，ηB =0.7，每对齿轮传动的效率η1 =0.95，每个支承的效率η2 =0.98，带传动的效率η3 =0.9。求电动机的功率和机组的效率。

（分数：3.00）

__________________________________________________________________________________________ 正确答案：()