清华大学机械原理-A-卷.doc

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1、清华大学机械原理A卷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：AFHE2.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.

2、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；槽角为时；半圆柱面接触时，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

3、于03）能克服的工作阻力小于或等于08.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

4、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=0.9。试求该系统的总效率及电动机所需的功率。解：该系统的总效率为电动机所需的功率为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

5、)。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为串联圆锥齿轮5-6、7-8、9-10、11-12为并联。此传动装置的总效率5.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。5612347η1η2η5η6η7η3η4Pr’Pr’’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’而，P2’η3η4=Pr’，P2’’η5η6η7=

6、Pr’’将已知代入上式可得总效率η=η1η2η3’=0.8376.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应满足什么条件（解题时不计构件1的质量）？解：力矩平衡可得：,得：，其中R1FR2FfR正压力产生的磨擦力为：要使推杆不自锁，即能够上升，必须满足：，即解得：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

7、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。由正弦定理可得当时，于是此机构反行程的效率为令，可得自锁条件为：。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），由正弦定理可得若楔块不自动松脱，则应使

8、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：。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