圣才电子书 www.100xuexi.com 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 第5章 机械的效率和自锁
5-1 眼镜用小螺钉(M1×0.25)与其他尺寸螺钉(例如M8×1.25)相比，为什么更易发生自动松脱现象(螺纹中径=螺纹大径－0.65×螺距)?
解：M1×0.25螺钉的螺纹中径：螺纹升角：
M8×1.25螺钉的螺纹中径：螺纹升角：
综上可知，小螺钉的螺纹升角通常大于大螺钉的螺纹升角，故小螺钉通常不具有自锁性或自锁性较差，因此，更易发生自动松脱现象。
5-2 当作用在转动副中轴颈上的外力为一单力，并分别作用在其摩擦圆之内、之外或相切时，轴颈将作何种运动?当作用在转动副中轴颈上的外力为一力偶矩时，也会发生自锁吗?
解：(1) 外力作用在其摩擦圆之内，外力对轴颈中心的力矩小于最大摩擦力矩，轴颈发生自锁；外力作用在摩擦圆之外，则外力对轴颈中心的力矩大于本身引起的最大摩擦力矩，轴颈将加速转动；外力作用线与摩擦圆相切，则外力对轴颈中心的力矩等于本身引起的摩擦力矩，轴颈在轴承中处于临界状态，轴颈作等速转动(如果原来轴颈是转动的)或静止不动(若轴颈原本就未转动)。
(2)会，当此外力偶矩小于自身最大摩擦力矩时即发生自锁。
5-3 自锁机械根本不能运动，对吗?试举2～3个利用自锁的实例。
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圣才电子书 www.100xuexi.com 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 解：不对。自锁机械只有在满足自锁条件的状态下不能运动，在其他的情况下是可以运动的。自锁常用于螺旋千斤顶、斜面压榨机、偏心夹具，凸轮机构的推杆等。
5-4 通过对串联机组及并联机组的效率计算，对设计机械传动系统有何重要启示? 解：通过对串联机组及并联机组的效率计算，得出以下结论： ①只要串联机组中任一机器的效率很低，就会使整个机组的效率极低； ②串联机器的数目越多，机械效率也越低；
③并联机组的总效率主要取决于传递功率最大的机器的效率。
5-5 图5-1所示曲柄滑块机构中，曲柄1在驱动力矩M1作用下等速转动。设已知各转动副的轴颈半径r=10 mm，当量摩擦系数fv=0.1，移动副中的滑块摩擦系数f=0.15，lAB=100 mm，lBC=350 mm。各构件的质量和转动惯量略而不计。当M1=20 N·m时，试求机构在图示位置所能克服的有效阻力F3及机械效率。
图5-1
解：由题意可得摩擦角：（1）考虑摩擦 按比例其中摩擦圆半径因
绘制受力图如图5-2（a）所示。 ，较小，忽略不计。
，故可得R21=250 N。
，可得F3=253.03 N。
又R21=R23，绘制力的三角形如图5-2（c）中所示
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图5-2
（2）不计摩擦时，受力图如图5-2（b）所示。R21≈250 N，力的三角形变为如图5-2（c）所示
机械效率为：
5-6 图5-3所示为一带式运输机，由电动机1经平带传动及一个两级齿轮减速器带动运输带8。设已知运输带8所需的曳引力F=5 500N，运送速度υ=1.2m/s。平带传动(包括轴承)的效率η1=0.95，每对齿轮(包括其轴承)的效率η2=0.97，运输带8的机械效率η3=0.92(包括其支承和联轴器)。试求该系统的总效率η及电动机所需的功率。
，
。
。
图5-3
解：由传动关系可得总的机械效率为：
由
可得，电机所需功率：
。
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十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 5-7 如图5-4所示，电动机通过V带传动及圆锥、圆柱齿轮传动带动工作机A及B。设每对齿轮的效率η1=0.97(包括轴承的效率在内)，带传动的效率η3=0.92，工作机A、B的功率分别为PA=5 kW、PB=1 kW，效率分别为ηA=0.8、ηB=0.5，试求电动机所需的功率。
图5-4
解：工作机A、B的实际输出功率分别为：
，
则工作机A、B的输入功率分别为：
电动机所需功率：
5-8 图5-5（a）所示为一焊接用的楔形夹具。利用这个夹具把两块要焊接的工件1及1'预先夹妥，以便焊接。图中2为夹具体，3为楔块。试确定其自锁条件(即当夹紧后，楔块3不会自动松脱出来的条件)。
图5-5（b）为一颚式破碎机，在破碎矿石时要求矿石不致被向上挤出，试问α角应满足什么条件?经分析可得出什么结论?
。
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图5-5
解：(1)工件被夹紧后，撤消力F，故楔块3的受力分析如图5-6(a)所示。根据其受力平衡条件做力的封闭三角形，如图5-6(a)所示。
由正弦定理得：
则该机构反行程的机械效率：满足自锁时，令
，即得楔块3发生自锁的条件
，当
时，
。
。
图5-6
(2)设矿石的重量,矿石与颚板间的摩擦系数 ,则摩擦角为
矿石有向上被挤出的趋势，其受力如图5-6所示，有力平衡条件知
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孙桓《机械原理》(第7版)(上册)课后习题-机械的效率和自锁(圣才出品)
