M=G受 (3-1) 可见，要将重物G拍升6的距离，所需的扭矩与螺杆转过的角度δ成反比，8越大，所需 的外力矩越小。但螺杆的行程是由6决定的，在同样的行程内，6，越大，意味若蝶距越小，螺纹 越密，螺纹的升角越小，千斤顶正是根据这种原理设计的。如若6=1.6m,6。=0.4π=72°， 支撑重力G=10000N,代入上式可得M13N·m,若转动力臂d=100m,可求得F-Md=130N。 所以，手摇这样一个千斤顶并不费劲。 (3)自锁 螺杆在推进过程中受到因车重G引起的AE,ED二杆轴力作用于螺母上的反力Q的作用，这 相当于螺母作为滑块作用于斜面上的问题，如图3一8所示。根据自锁条件，相当于斜面的螺纹升 角：必须小于摩擦角？，才能保证螺杆只进不推。口≤？是螺杆设计的基本依据。 (a) () 图3一8螺纹的自锁 3.3.2与着力点无关的磅秤 1.实验目的 (1)了解磅秤设计的基本原理 (2)学会分析平面平行力系。 2.实验仅器 普通磅秤和重物等。 图3-9磅科 3.实验原理 磅秤称重必须使重物的重量与重 一十6十c 物在拜群台上 的若力位置无关。为了做到这一点， 为磅拜设计 了两个复合杠杆，将重物传递的力分 解为彼此消 长的两个力和秤锤相平衡，图3一1 是磅拜的 This documntis produced byrial version ofrcofor more nfotion
理示意图。重物放置于称台上的N点，通过支点I施力于瓜杠杆，这样就使重力Q分解出两个作 用于AD杠杆上C,D两点的力。这是一个平面平行力系问题，若AB-a,BC-b:CD-C:K-d: 秤台长EG-L.设重物着力点N到G的距离为e,首先分析EG称台的受力。如图3一11(a)所示 由平衡条件： 9·e-N,L=0 N+F-0=0 得： X2 (3-2 r=l到 (3-3) 再对瓜杆进行受力分析，如图3一11(b) 所示，由平衡条 件： Fd=N1 (3-4) 并考虑到(3-3)式，得： N4剑 (3-5) 再以4D杆为对象，进行受力分析： WV.a-N-b-N2(b+c)=0 图3-11磅秤设计受力分析 将(3-2、(3-5)式代入得： ra-a2.241-2b+) 展开上式，提取e,并整理得： ra=e2{64只bd+a (3-6) 若要重物称重与着力点无关，即®可取任意值，则要求： 6-hd+4h-6+-0 即：b、c、d与1间须满足如下关系： (3-7) 将(3一7)带回(3一6)可得秤锤重量与重物重力的关系为 m (3-8) This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
3.3.3自动套鞋机 1.实验目的 (1)了解曲柄滑块机构在自动套鞋 机中的具 体应用： (2)了解刚体的基本运动形式 图3-12自动套鞋机 2.实验仪器 自动套鞋机，塑料鞋套等。 3.实验原理 自动套鞋机的外形如图3一12所示，工作原理如图3一13(a)()所示。每个鞋套带有4个 套环，分别套在套鞋机4角的4个立柱上，每10个鞋套为一组叠放在一起。通过杠杆与滑块机构 的联动，推动4个套环依次释放，完成自动套鞋工作，并依靠弹簧复位，进入下一步套鞋准备。其 工作医要氢，动动D转一个 (2)BCD的转动通过连杆DE带动滑块E向左移动一个约为10mm的距离S。 (3)和滑块E连在一起的槽型杆E℉被拉动左移同样的距离S。 (4)在有鞋在在环的立柱顶部通一个弹著古撑的内部小球和描杆那紧密接触，立柱上的套 环也受弹簧支撑挤压在精杆F触点的下部。植杆在F触点附近有 个和套环相同厚度的凸台， 植杆向左移动$时，该凸台刚好推动最顶部的一个套环脱离立柱约束予以释放。4个套环一起被释 放后，依靠鞋套的松紧带完成套鞋工作。 .1 (b) 图3.13套鞋机的上什原理示意图 (5)抬起脚后，依靠各部件的弹簧完成 复位，下一个 鞋套的4个套环升到立柱顶部，处于预备状态。 3.3.4动荷载 1.实验目的 (1)比较渐加载荷、突加载荷、冲击载 荷和振动载 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information t(e)
荷4种荷载随时间的变化规律、特征与区别。 (2)对冲击荷载、振动荷载等有进一步的认识。 2.实验仪器 ZC-1实验台：台秤，500g砂袋，带偏心块的电机盒等。 3.实验原理 图3一14不同加载方式的比较 作用于物体上的外力依据与时间的依赖关系可分为静荷载和动荷载两种，静荷载是一种从零开 始缓慢地加载直至终值的加载方式。如果单位时间内的加载量相等，加载过程的荷载一时间关系是 线性关系，如图3一14()所示。在静力分析中，静荷载不考虑加载过程，只考虑其最终值。 动荷我指荷我随时间急剧变化的荷载，常见的有冲击荷载、振动荷我等，冲击荷载指运动的物 体突然受阻在瞬间停止运动而作用于被冲击物上的力，根据材料力学的能量分析方法，冲击荷载可 以用动荷系数K乘以静荷载P表示： F=K P (3-9) 对于自由落体冲击，动荷系数， (3-10) 式中，为冲击物的高度，△。为冲击物以静力方式作用于冲击点上时，引起的被冲击物的静位移。 当被冲击物或结构的静位移一定时，冲击荷载与自由落体的高度有关。当h=0时，-2，这就是 突加指线，加图3一14(h)所示 振动荷载指作用于物体上的施力体由于自身的周期运动而使作用力周期变化的荷载，如图3一 14()所示。结构长期承受振动荷载，会导致疲劳破坏 这里以日常生活中常见和使用的台秤作为测力工具，通过一个沙袋和振动电机，演示静力加载、 突加载荷、冲击荷载和振动荷载的基本特征。 4.实险步 (1).将实验台移动至实验工作的位置，调节台面水平的四个支撑进行固定，每一步骤用水平 尺校正，使实验台的台面在纵横方向均呈水平状态。 (2)从附件柜中取出合秤放在台面上，再取出重5O0克的砂袋，将塑料袋中的砂连续慢慢地 倾倒在台秤上，观察台秤指针的变化，画出台秤指示力与时间关系的示意曲线。 (3)将秤盘内的砂粒装回塑料袋内 手提重500克的砂袋使之与拜盘刚刚接触，然后突然释 放，观察台秤指针的变化，画出力与时间关系的示意曲线。 (4)若将砂袋提到一定高度，再释放，观察台秤指针的变化，画出力与时间关系的示意曲线。 (5)拿走砂袋，取出重500克装有偏心块的电机盒，放在台秤上，然后开启电机盒上的电源 开关，观察台秤指针的变化，画出力与时间关系的示意图。 (6)比较以上四张示意曲线，分析区别和原因 3.4摩擦因数测定 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
摩擦是指相互接触的两个物体之间有相对滑动或有相对滑动趋势时，在两物体接触面上产生的 阻碍它们相对滑动的现象，这种机械作用称为滑动摩擦力。滑动摩擦有静摩擦与动摩擦之分。静滑 动摩擦指两个接触物体仅有滑动趋势而未相对滑动的摩擦现象，摩擦力的大小与外力有关，最大静 摩擦力用静摩擦定律表示： F=fN (3-11) 式中，N为接触面的法向压力：∫称为摩擦因数，它与接触物体的材料、接触面的光滑程度、温度 湿度等因素有关，是描述摩擦现象的基本参数。动滑动摩擦是指两物体相对滑动的摩擦现象，动滑 动摩擦力的大小也可用与静摩擦定律类似的动摩擦定律表示： (3-12) 式中，方为动滑动摩擦因数，它不仅与接触物体的材料、接触面的光滑程度、温度、湿度等因素有 关，还与滑动速度有关，但在速度变化不大时，可看作常数。 这里介绍的测试仪器是庄表中教授根据1992年发表的论文经过改进研制的，能测试颗料、柔 软物体、薄硬物体等材料接触面之间的静滑动摩擦因数和动滑动磨擦因数。因为静滑动摩擦因数测 定相对简单，这里主要介绍动滑动摩擦因数的测定方法。 图3一15摩擦因数测试仪 D 升降手柄 图3一16滑动摩擦因数测试原示意图 3.4.1实验目的 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information