機(jī)械原理習(xí)題 習(xí)題三：效率與自鎖

1.利用移動副的自鎖條件推出：螺旋副中以軸向載荷Q為主動力時（即：反行程），螺旋副的自鎖條件為式。解：當(dāng)反程時，載荷為主動力，為阻力?？偡戳Φ姆较蛉鐖D所示。由移動副自鎖的條件，得其自鎖條件為反程驅(qū)動力與接觸面法線的夾角必須滿足：2.在題所示的機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸及機(jī)構(gòu)的位置，各轉(zhuǎn)動副處的摩擦圓半徑、移動副及凸輪高副處的摩擦角j ，凸輪為主動件，順時針轉(zhuǎn)動，作用在構(gòu)件4上的工作阻力Q的大小。試求圖示位置：(1) 各運動副的反力；(2) 需施加于凸輪1上的驅(qū)動力矩。解：選取長度比例尺mL(m/mm)作機(jī)構(gòu)運動簡圖。(1) 確定各運動副中反力的方向。圖 凸輪連桿機(jī)構(gòu)考慮摩擦的機(jī)構(gòu)力分析由主動件凸輪的轉(zhuǎn)向，確定出機(jī)構(gòu)中各個構(gòu)件之間的相對運動方向，如圖所示。分析各個構(gòu)件受到的運動副反力和外力。構(gòu)件1受到的力有R51、R21、；構(gòu)件2受到的力有R52、R12、R32；構(gòu)件3受到的力有R23、R43；構(gòu)件4受到的力有R34、R54、Q。先確定凸輪高副處點B的反力R12的方向，與移動副反力方向確定方法相同，該力方向與接觸點處的相對速度VB2B1的方向成900+j角。再由R51應(yīng)切于運動副A處的摩擦圓，與R21大小相等方向相反，且對A之矩的方向與w1方向相反，確定出R51的方向。R51與R21形成一個力偶與M1平衡；由于連桿3為受拉二力構(gòu)件，其在D、E兩轉(zhuǎn)動副處所受兩力R23及R43應(yīng)切于該兩處摩擦圓，大小相等方向相反，在一條直線上。同時，根據(jù)相對轉(zhuǎn)速的方向，可確定出R23及R43的作用線和方向，亦即鉸鏈點D、E的摩擦圓的內(nèi)公切線。；反力R52應(yīng)切于運動副C處的摩擦圓，且對C之矩的方向應(yīng)與w25的方向相反，同時構(gòu)件2受有的三個力R12、R52、R32應(yīng)匯交于一點，由此可確定出R52的方向線；滑塊4所受反力R54應(yīng)與V45的方向成900+j角，它受到的三個力R34、R54及Q也應(yīng)匯交于一點，于是可定出R54的方向線。依照以上的步驟和方法，確定出各個運動副反力的作用線和方向，如圖（b）所示。(2)求各運動副處的反力大小。分別取構(gòu)件2、4為分離體，列出力平衡方程式為構(gòu)件2 構(gòu)件4 而根據(jù)上述力方程式，選取力比例尺mF(N/mm)，從已知力Q畫起，作出力多邊形，如題57圖（C）所示。由圖可得各總反力 其中 為力多邊形中第i個力的圖上長度(mm)。 (3)求需施加于凸輪1上的驅(qū)動力矩。由凸輪1的平衡條件可得式中 為R21與R51兩方向線的圖上距離，單位為mm。3.圖所示為按L=0.001m/mm畫的機(jī)構(gòu)運動簡圖，滑塊3為原動件，驅(qū)動力P=80N 。各轉(zhuǎn)動副處的摩擦圓如圖中所示，滑塊與導(dǎo)路之間的摩擦角j= ，試求在圖示位置， 構(gòu)件AB上所能克服的阻力矩MQ的大小和方向。解：首先確定各個運動副中的反力的方向如圖所示。選取構(gòu)件為分離體，再選取力比例尺，作出其力多邊形，如圖所示。構(gòu)件為二力桿，所以最后得構(gòu)件AB上所能克服的阻力矩MQ的大小為題58圖阻力矩MQ的方向為逆時針方向，如圖所示。題59圖4.圖所示為按L=0.001m/mm 繪制的機(jī)構(gòu)運動簡圖。已知圓盤1與杠桿2接觸處的摩擦角j= ，各轉(zhuǎn)動副處的摩擦圓如圖中所示，懸掛點D處的摩擦忽略不計。設(shè)重物 Q=150N，試求出在圖示位置時，需加在偏心圓盤上的驅(qū)動力矩M1的大小。解：首先確定各個運動副中的反力的方向如圖所示。選取構(gòu)件為分離體，再選取力比例尺，作出其力多邊形，如圖所示。依據(jù)作用力與反作用的關(guān)系，得最后得需加在偏心圓盤上的驅(qū)動力矩M1的大小為題60圖 斜面壓榨機(jī)力分析5.題60圖所示為斜面壓榨機(jī)。確定在以Q為主動力的行程中機(jī)構(gòu)的自鎖條件。設(shè)所有移動副的摩擦角均為。解：首先利用考慮摩擦機(jī)構(gòu)力分析的步驟和方法，求出驅(qū)動力Q與工作阻力P之間的關(guān)系理想驅(qū)動力為效率為令得自鎖條件：。6.題61圖所示機(jī)構(gòu)，作用于構(gòu)件3上的P為驅(qū)動力，作用于構(gòu)件1上的Q為生產(chǎn)阻力。各轉(zhuǎn)動副處的摩擦圓如圖中所示；各移動副處的摩擦系數(shù)均為f ，各構(gòu)件慣性力、重力忽略不計。(1)機(jī)構(gòu)處于死點位置時，連桿2與水平線之間的夾角為多大？題61圖(2)機(jī)構(gòu)自鎖時，連桿2與水平線之間的夾角為多大？解：（1）、機(jī)構(gòu)處于死點位置時，其傳動角為零度。所以連桿2與水平線之間的夾角為。（2）、機(jī)構(gòu)自鎖時，應(yīng)有即式中：，。為摩擦圓的半徑，為連桿AB的桿長。所以最后得