平面机构的力分析 题解

...wd......wd......wd...第四章平面机构的力分析题4-7机械效益Δ是衡量机构力放大程度的一个重要指标，其定义为在不考虑摩擦的条件下机构的输出力〔力矩〕与输入力〔力矩〕之比值，即Δ=。试求图示各机构在图示位置时的机械效益。图a所示为一铆钉机，图b为一小型压力机，图c为一剪刀。计算所需各尺寸从图中量取。〔a〕(b)(c)解：(a)作铆钉机的机构运动简图及受力见以以下列图〔a〕由构件3的力平衡条件有：由构件1的力平衡条件有：按上面两式作力的多边形见图〔b〕得〔b〕作压力机的机构运动简图及受力图见〔c〕由滑块5的力平衡条件有：由构件2的力平衡条件有：其中按上面两式作力的多边形见图〔d〕，得(c)对A点取矩时有其中a、b为Fr、Fd两力距离A点的力臂。题4-8在图示的曲柄滑块机构中，设lAB=0.1m，lBC=0.33m，n1=1500r/min〔为常数〕，活塞及其附件的重量G3=21N，连杆质量G2=25N，JS2=0.0425kg·m2，连杆质心S2至曲柄销B的距离lBS2=lBC/3。试确定在图示位置时活塞的惯性力以及连杆的总惯性力。解：1)选定比例尺,绘制机构运动简图。(图(a))2〕运动分析：以比例尺作速度多边形，如图(b)以比例尺作加速度多边形如图4-1(c)3)确定惯性力活塞3：方向与相反。连杆2：方向与相反。〔顺时针〕总惯性力：(图(a))题4-10图a所示导轨副为由拖板1与导轨2组成的复合移动副，拖板的运动方向垂直于纸面；图b所示为由转动轴1与轴承2组成的复合转动副，轴1绕其轴线转动。现各运动副的尺寸如以以下列图，并设G为外加总载荷，各接触面间的摩擦系数均为f。试分别求导轨副的当量摩擦系数fv和转动副的摩擦圆半径ρ。解：1〕求图a所示导轨副的当量摩擦系数，把重量G分解为G左，G右，，2〕求图b所示转动副的摩擦圆半径支反力，假设支撑的左右两端均只在下半周上近似均匀接触。对于左端其当量摩擦系数，摩擦力摩擦力矩对于右端其当量摩擦系数，摩擦力摩擦力矩摩擦圆半径题4-11图示为一锥面径向推力轴承。其几何尺寸如以以下列图，设轴1上受铅直总载荷G，轴承中的滑动摩擦系数为f。试求轴1上所受的摩擦力矩Mf〔分别一新轴端和跑合轴端来加以分析〕。解：此处为槽面接触，槽面半角为。当量摩擦系数代入平轴端轴承的摩擦力矩公式得假设为新轴端轴承，则假设为跑合轴端轴承，则题4-13图示为一曲柄滑块机构的三个位置，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，试决定在三个位置时，作用在连杆AB上的作用力的真实方向〔各构件的重量及惯性力略去不计〕解：图a和图b连杆为受压，图c连杆为受拉.，各相对角速度和运动副总反力方向如以以下列图题4-14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，试确定在各运动副中总反力〔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处摩擦角为φ=10°〕。解:1)取构件2为受力体，如图4-6。由构件2的力平衡条件有：三力汇交可得和2)取构件1为受力体，题4-18在图a所示的正切机构中，h=500mm，l=100mm，ω1=10rad/s〔为常数〕，构件3的重量G3=10N，质心在其轴线上，生产阻力Fr=100N，其余构件的重力、惯性力及所有构件的摩擦力均略去不计。试求当φ1=60°时，需加在构件1上的平衡力矩Mb。提示：构件3受力倾斜后，构件3、4将在C1、C2两点接触。解:1)选定比例尺绘制机构运动简图。2〕运动分析：以比例尺，作速度多边形和加速度多边形如图〔a〕，(b)3)确定构件3上的惯性力4)动态静力分析：以构件组2,3为别离体，如图(c),由有以作力多边形如图(d)得以构件1为别离体，如图(e)，有顺时针方向。题4-22在图a所示的双缸V形发动机中，各构件的尺寸如图〔该图系按比例尺μ1=0.005m/mm准确作出的〕及各作用力如下：F3=200N，F5=300N，F＇I2=50N，F＇I4=80N，方向如以以下列图；又知曲柄以等角速度ω1转动，试以图解法求在图示位置时需加于曲柄1上的平衡力偶矩Mb。解:应用虚位移原理