西北工业大学机械原理课后答案第5章_机械原理西工大答案

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第五章 机械的效率和自锁

题5-5 解:（1）根据己知条件，摩擦圆半径

fvr0.20.010.002m

arctanf8.53

计算可得图5-5所示位置

45.67

14.33（2）考虑摩擦时，运动副中的反力如图5-5所示。（3）构件1的平衡条件为：M1FR21lABsin2

FR21FR23MlABsin2

构件3的平衡条件为：FR23FR43F30

按上式作力多边形如图5-5所示，有

FR23F3 sin90sin90（4）F3FR23sin90M1cosM1cos

F30 lABsin2coslABsincos（5）机械效率：

F3lABsincos0.071530.92140.91F30lABsin2coscos0.075530.96880.9889

FR12BM11ω212F3ω23CBFR21FR23ωF3A34FR32FR43图5-5题5-2 FR41M11AFR23FR43F33

解:（1）根据己知条件，摩擦圆半径 d2fvf1nf2n

1arcta

2arcta2作出各运动副中的总反力的方位如图5-2所示。

（2）以推杆为研究对象的平衡方程式如下：

FFx32cos1FR32cos20 0

FR12sin1FR32sin1FR32sin20 0

FR12cos1GFRCyM0

d232co32sinFRs2lFR2d2FR12cos1ecos0 FR12blsin1GMFR12h（3）以凸轮为研究对象的平衡方程式如下：

hecosresintan1

cos1（4）联立以上方程解得

MGecosresintan1

M0Gecos

2e1costan2lecos12eccostan2M0lMecosresintan1

l′F′R32bφ1ωrφ2FR12Mθhd22BAeF′R32φ2 讨论：由于效率计算公式可知，φ1，φ2减小，L增大，则效率增大，由于θ是变化的，瞬时效率也是变化的。

题5-3 解:该系统的总效率为

1230.950.970.920.822 电动机所需的功率为N 题5-7 22图5-2PvFR3155001.2103310.8228.029 解：此传动属混联。

第一种情况：PA = 5 kW, PB = 1 kW 输入功率PAPAAr221PB7.27kW

PB212A2.31kW

传动总效率PPd0.6

3电动机所需的功率PkW B9.53电PAP第二种情况：PA = 1 kW, PB = 5 kW 输入功率PAPAAr221PB1.44kW

PB212A11.55kW

传动总效率PPd0.46

2电动机所需的功率PB12.99kW 电PAP题5-8 解：此题是判断机构的自锁条件，因为该机构简单，故可选用多种方法进行求解。解法一：根据反行程时0的条件来确定。

反行程时（楔块3退出）取楔块3为分离体，其受工件1、1′和夹具2作用的总反力FR13和FR23以及支持力F′。各力方向如图5-5（a）、(b)所示，根据楔块3的平衡条件，作力矢量三角形如图5-5（c）所示。由正弦定理可得

FR23Fcos sin2

当0时，FR230Fsin

于是此机构反行程的效率为

FR320sin2

FR32sin令0，可得自锁条件为：2。

φFR23φ23FR13FR23α-2φv31F'F'α1FR13α90°+φFR2390°-α+φFR13φ(a)图5-8φ(b)F'(c)

解法二：根据反行程时生产阻力小于或等于零的条件来确定。

根据楔块3的力矢量三角形如图5-5（c），由正弦定理可得 FFR23sin2cos

若楔块不自动松脱，则应使F0即得自锁条件为：2

解法三：根据运动副的自锁条件来确定。

由于工件被夹紧后F′力就被撤消，故楔块3的受力如图5-5(b)所示，楔块3就如同受到FR23（此时为驱动力）作用而沿水平面移动的滑块。故只要FR23作用在摩擦角φ之内，楔块3即发生自锁。即

，由此可得自锁条件为：2。

讨论：本题的关键是要弄清反行程时FR23为驱动力。用三种方法来解，可以了解求解这类问题的不同途径。