第4章 平面机构的力分析 第5章机械的效率和自锁 概念：
1. 凡是驱动机械产生运动的力统称为 力，其特征是该力与其作用点的速度方向 或成 ，其所作的功为 。
A．驱动； B．平衡； C．阻抗； D．消耗功； E．正功； F．相同； G．相反； H．锐角； I．钝角； J．负功 答：AFHE
2. 简述进行质量代换需要满足的三个条件？动代换和静代换各应满足什么条件？ 答：质量代换法需满足三个条件：
1、 代换前后构件的质量不变； 2、 代换前后构件的质心位置不变；
3、 代换前后构件对质心轴的转动惯量不变；
其中：动代换需要满足前面三个条件；静代换满足前两个条件便可。
3. 什么是当量摩擦系数？分述几种情况下的当量摩擦系数数值。
答：为了计算摩擦力简便，把运动副元素几何形状（接触面形状）对运动副的摩擦力的影响因素计入到摩擦系数中，这种转化后的摩擦系数称为当量摩擦系数。 对单一平面 fV?f；槽角为2?时fv?f；半圆柱面接触时fV?kf，k?1~?/2 sin?
4．移动副中总反力的方位如何确定？
答：1）总反力与法向反力偏斜一摩擦角2）总反力的偏斜方向与相对运动方向相反。
5. 移动副的自锁条件是 驱动力作用在移动副的摩擦角内 。
6. 转动副的自锁条件是 驱动力臂≤摩擦圆半径 。
7. 判定机械自锁的条件有哪些？
答：1)驱动力位于摩擦锥或摩擦圆内； 2）机械效率小于或等于0
3）能克服的工作阻力小于或等于0
8.判断对错，在括号中打上 √ 或 ×：
在机械运动中，总是有摩擦力存在，因此，机械功总有一部分消耗在克服摩擦力上。 （√ ）
分析与计算：
1. 图示为一曲柄滑块机构的a)、b)、c)三个位置，F为作用在活塞上的力，转动副A及B上所画的虚线小圆为摩擦圆，试决定在此三个位置时作用在连杆AB上的作用力的真实方向（构件重量及惯性力略去不计）。
2. 图示为一摆动推杆盘形凸轮机构，凸轮1沿逆时针方向回转，F为作用在推杆
2上的外载荷，试确定各运动副中总反力（FR31、FR12及FR32）的方位（不考虑构件的重量及惯性力，图中虚线小圆为摩擦圆，运动副B处摩擦角φ如图所示）。
3. 图示为一带式运输机，由电动机1经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P=5500N，运送速度u=1.2m/s。带传动（包括轴承）的效率η（包括其轴承）的效率η2=0.97,1=0.95,每对齿轮
运输带8的机械效率η3=0.9。试求该系统的总效率及电动机所需的功率。
解：该系统的总效率为
2???1?2?3?0.95?0.972?0.9?0.8045
电动机所需的功率为
N?P?v??5500?1.2?10?30.8045?8.204(kw)
4.如图所示为一输送辊道的传动简图。设已知一对圆柱齿轮传动的效率为0.95；一对圆锥齿轮传动的效率为0.92 (均已包括轴承效率)。求该传动装置的总效率。
解：此传动装置为一混联系统。 圆柱齿轮1、2、3、4为串联
?'??12?34?0.952圆锥齿轮5-6、7-8、9-10、11-12为并联。 ?''??56?0.92此传动装置的总效率
???'??''??12?34?56?0.952?0.92?0.835.图示为由几种机构组成的机器传动简图。已知：η1=η2=0.98，η3=η4=0.96，η5=η6=0.94，η7=0.42，Pr’=5KW，Pr’’=0.2KW。求机器的总效率η。
3 η3 4 η4 Pr’’ η1 η2 5 η5 6 η6 7 η7 Pr’ 1 2 解：设机构3、4、5、6、7 组成的效率为η3’，则机器的总效率为η=η1η2η3’
Pr'?Pr''而??'， P2’ η3η4= Pr’ ，P2’’ η5η6η7= Pr’’ ''P2?P2'3将已知代入上式可得总效率η=η1η2η3’=0.837
6. 如图所示，构件1为一凸轮机构的推杆，它在力F的作用下，沿导轨2
向上运动，设两者的摩擦因数f=0.2，为了避免发生自锁，导轨的长度L应2 满足什么条件（解题时不计构件1的质量）？ 解：力矩平衡?M?0可得：
1 F?100?R?L, 得：R?F?100/L ，其中R?R1?R2 R正压力产生的磨擦力为：Ff?R?f?0.2?F?100/L 要使推杆不自锁，即能够上升，必须满足：F?2Ff，即R1 F?2?0.2?F?100/L
解得：L?0.4?100?40mm
7. 图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，试确定此夹具的自锁条件（即当夹紧后，楔块3不会自动松脱出来的条件）。
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
F Ff R2
L 100 F ?FR23?Fcos?φFR23sin???2?? 当??0时，FR230?F?sin?
φ23FR13FR23α-2φv31F'F'α1FR13α90°+φFR23FR13φ(a)图5-5φ(b)F'(c)
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? 。
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???2? 若楔块不自动松脱，则应使F??0即得自锁条件为：
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。
8. 图示楔块机构。已知：????60，各摩擦面间的摩
o15,阻力 Q?1000N。试： 擦系数均为f?0.①画出各运动副的总反力；
②画出力矢量多边形；
③求出驱动力P值及该机构效率。
??tg?1f?8.530770
由正弦定理：
R21PR12Q??00sin(180?2?????)sin(90??) 和sin(??2?)sin(900??)
于是
sin(1800?2?????)sin(900??)P???Qsin(90??)sin(??2?)