第八章 机械中摩擦和机械效率

第八章机械中的摩擦和机械效率

题8-7 解

1）判断连杆2承受拉力还是压力（如图8-7a）：

2）确定、的方向（如图8-7a）：

3）判断总反力应切于A、B出摩擦圆上的上方还是下方（如图8-7b）：

4）作出总反力（如图8-71c）。

想一想：

1）在图示的三个不同位置，构件2所受的力是拉力还是压力？在不考虑摩擦时，你能作出它们的作用线吗？2）回想一下，转动副中总反力的作用线是根据哪几个条件来确定？

图8-7a

图8-7b

图8-7c

题8-8 解：如图8-8所示

想一想：

1）推杆2共受有几个力？B及C处作用力的方向线应如何确定？

2）凸轮1共受有几个力？A处作用力的方向线如何确定？A、B两处的作用力之间有什么关系？

图8-8

题8-9 解：该系统的总效率为

电动机所需的功率为

=8.029 kW

想一想：

图示机械传动系统中，其各部分的联接属于何种联接？其总效率与各部分的效率之间的关系为何？如何才能提高这种联接方式的传动效率？

图8-8

题8-10 解：此传动属混联

1）输入功率（第一种情况）（第二种情况）

= 7.22 kW 1.444 kW

= 2.31 kW 11.552 kW

2）传动总效

0.462

3）电动机所需功率

= 9.53 kW 12.996 kW

想一想：

1) 图示机械传动系统中，其各部分的联接属于何种联接？

2) 在这种联接的机械传动系统中，其总效率主要取决于哪一部分？为了使该传动系统具有较高的机械效率，在设计这种传动系统时应如何考虑取各部分机构的选择。

图8-10

题8-11 解：

1）反行程的自锁条件在反行程（图8-11a），根据滑块的力平衡条件，作力的多边形（图8-11b），得

（1）

当≤0即≤0时，滑块自锁

故自锁条件：≤ =arctan f =11.31°

临界自锁条件：11.31°

2）正行程的效率因滑块的正行程与反行程的运动方向相反，摩擦力要反向，故由式（1）中反号，即可得正行程时驱动力P与生产阻力Q的关系。

且有

则正行程的效率

滑块反行程临界自锁条件下，其正行程的效率为

故正行程的效率为0.5667

想一想：

1）在此题中，如设=0，则其自锁条件和正行程效率将各如何？

2）一些资料介绍说，若一机构的反行程自锁，则其正行程的效率将≤0.5，这是一普遍规律吗？通过对本题的演算，应得出什么结论？

图8-11

题8-12 解：

1. 缓冲器在力作用下楔块2、3被等速推开（正行程）

1）确定各楔块间的相对运动方向（如图a）；

2）确定各楔块间的总反力的方向（如图，画图时取≈5°）；

3）分别取楔块2、1为分离体，有如下两矢量式

4）作力多边形（图8-12b），由图可得

令≤0 得自锁条件为≤ ，不自锁的条件为＞。

2. 缓冲器在力作用下楔块2、3等恢复原位（反行程）利用正反行程时力P和以及效率与之间的关系，可直接得

令≤0得自锁条件为≥90°，不自锁的条件为＜90°-

想一想：

1）结合此缓冲器考虑一下，何谓它的正行程和反行程？正、反行程中力之间有什么关系？2）试判断一下所求的不自锁条件是否合理？

图8-12a

图8-12b

题8-13 a

解：此自锁条件可根据≤0的条件来确定。取楔块3分离体，其反行程所受各总反力的方向如图所示。根据其力平衡条件作力多边形。由此可得

且

则反行程的效率为

令≤0，则≤0

即当≤0时，此夹具处于自锁状态。故此楔形夹具的自锁条件为：≤

想一想：

确定机构自锁条件的方法有几种，为了确定此夹具的自锁条件，你认为用哪种方法比较方便呢？

图8-13a

题8-13 b

解：设矿石的重量为Q，矿石与颚板间的摩擦系数为f，则摩擦角φ=arctan f，矿石有向上被挤出的趋势时，其所受力如图所示，由力平衡条件知

即

且有

则

当≤0 时，即≤0时，矿石将不被挤出，即自锁条件为≤，故角应满足的条件为：≤

想一想：

1）你能举出几个相似的自锁状况在工程上或生活上应用的实例吗？

2）反行程自锁的机构就是反行程不能运动的机构，对吗？

图8-13b

题8-14

解：如图（8-14）所示，过滚柱2与外圈3的接触线的公切面，将形成夹角为的楔形面。由题8-13的结论知，凡具有楔形面或楔形块的机构其楔紧不松脱的条件为

此时

由此可得d ≥

=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R-h，即

d≤R–h = 50-40 = 10 mm

故滚柱直径d的取值范围为9.42 ～10 mm。

想一想：

1）图示超越离合器的工作原理是什么？其工作过程如何？

2）滚柱直径偏小会带来什么问题？太大又会出现什么现象？

图8-14

题8-15

解：确定各运动副中总反力的方向，如图a所示。各摩擦角为

= 5.71°

各摩擦圆半径为

= 0.8 mm。

由

作构件1、2的力多边形（图b）。根据正弦定理得

与R12 = R21联解，得

=313.8 N

由构件4的平衡条件得

=106.5 N

图8-15a 图8-15b