第四章 第五章 机械中的摩擦和机械效率 习题及答案讲解

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全国最好的大学 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。

16V

机械传动中，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。

19ABCD,,,,

如图所示由、、、四台机器构成的机械系统，设各单机效率分别为机器

ABCD

BDN,N

、的输出功率分别为

BD

（）该机械系统是串联，并联还是混联？（）写出该系统输入总功率的计算式。

12N

20F

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、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和重力，试作出各构件的受力

分析。

21fQP

图示楔块夹紧机构，各摩擦面的摩擦系数为，正行程时为阻抗力，为驱动力。试求：

(1 2

反行程自锁时角应满足什么条件？（）该机构正行程的机械效率。

22 =0.97

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，圆

1

柱齿轮传动效率，轴承摩擦不计，试计算该传动装置的总效率。

=0.98

2

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 在例图（）所示的机构中，已知各构件的尺寸及机构的位置，长张杰是哪里人 度比例尺为

5-4a

（），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

m/mm

针转动，作用在构件上的工作阻力为。若不计各构件的重力和惯性力，试求：

4Q

（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。

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。试用图解法作：

=500N

(1

在该简图上画出各运动副的总反力作用线及指向；

(213

写出构件、的力矢量方程式；

(3(=10;

画出机构的力多边形

(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，破碎物料假设为球说的英语单词 形。已知各转动副处的摩擦圆

4

(

以细线圆表示及滑动摩擦角如图所示。试：

(143

在图中画出各转动副处反力及球料作用于构件上反力的作用线及方酸菜炒饭 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，、为焊接工件，为夹具体，为楔块，各接触面间摩擦系数均为

1123

'

。

(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；螺旋副

的自所条件是

≤ 。

16 V V带

机械传动中，带比平带应用广泛，从摩擦的角度来看，主要原因是

为槽面摩擦,fv大 。

17 大于 紧固联接

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 接触面间的摩擦系数f和接触面的几何形

影响当量合并成本 摩擦系数的因素有

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）该机构正行程的机械效率。

22

=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、的大致方向成功英语怎么说 ，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点的矩与的切点。 反向可判断出

（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。(袜子英语怎么说 2求解的方法与步骤：

(a由转子的力平衡条件画出和，由已知r求出=。

4M

为和间的距离；

(其中 (b由构件的力平衡条件画力三角形，求出

。(其中 (c由凸轮的力平衡条件画力三角形，求杜甫爱国诗 出

2

1

25 （1）构件1为力矩平衡；（2）构件2为三力平衡；

（3）作出12312132作用线。

RRRR

，，，

26 解题要点：

（ｌ）首先，分析并标出各构件间的相对运动方向；

（２）其次，关键是确定运动副中总反力的方向；

（３）然后，从二力杆开始进行各构件的受力分析。

解：（１）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２、４为示力体，列出力平衡方程式为

构件２

构件４

而

（N/mm）作力多边形，如下图根据上述３个力平衡方程式，选取力比例尺

abcd

为力多边形中第个力的图上长度所示。由图可得各总反力，其中

（mm）。

（２）求需施加于凸轮１上的的驱动力矩1

M

由凸轮１的平衡条件可得

（Nm）

式中，为与两方向线的图上距离，单位为mm。

l

（３）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１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

的大小为 示。由图可得正压力

（N）

再由凸轮１的力平衡条件可得

（Nm）

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 (b

29 (1作出各运动副反力的作用线如图。

(2自锁条件分析：(画出球料的受力图。 (自锁时的力条件

ab

cos(=Rcos (1

sin(Rsin (2

54

54

联立(1、(2式解出：

tg(tg,,2

,2 或直接由图上得出应作用在与nn线成角的范围内，即

30 (1作出受力分析图

(2 块3的受力分析

按正弦定理

(3自锁条件

若， 有为自锁条件， 或，。