平面機(jī)構(gòu)力分析習(xí)題解答

1、第四章 平面機(jī)構(gòu)的力分析解答典型例題解析例 4-1 圖 4-1 所示以鎖緊機(jī)構(gòu)，已知各部分尺寸和接觸面的摩擦系數(shù)f,轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦圓圖上虛線圓，在 P 力作用下工作面上產(chǎn)生夾緊力Q,試畫此時(shí)各運(yùn)動(dòng)副中的總反力作用線位置和方向(不考慮各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)P 和 Q 判斷受壓 總反力FR23和FR43的位置和方向見圖。(2)楔塊 4 所受高副移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副的三個(gè)總反力相平衡，其位置方向及矢量見圖。桿 2 也是三力桿，所受的外力 P 與 A,B 轉(zhuǎn)動(dòng)副反力相平衡，三個(gè)力的位置見圖。例 4-2 圖示搖塊機(jī)構(gòu)，已知一ABC =90 ，曲柄長度IAB= 100mm,lAC= 200mm, IBS2= 86

2、mm,連解答(1) BC 桿是二力桿，由外載荷圖 4-1 解桿的質(zhì)量m2=2kg,連桿對(duì)其質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JS2= 0.0074kg.m2,曲柄等角速轉(zhuǎn)動(dòng)= 40rad /s,求連桿的總慣性力及其作用線。VB二ilAB= 4m/ s,其方向垂直于 AB 且為順時(shí)針方向(2)加速度分析大?。?160as2二ap s280m/s2atC2 =JaC2C2= 100m / s2廠160=923.76rad / s2，逆時(shí)針方向。1C2B. lACTAB(3)計(jì)算慣性力，慣性力矩F12 = m?as2 1 6 (N，方向如圖()所示。VC2二二VB+ VC2B =VC3+ VC2C3大?。?m/s00

3、？方向：丄ABBC取=0.2m/ s,作速度圖如(b)， 得(Q 2 =CO 3lC2B22aB二1lAB其方向B 指向A。nac2 =aB- ac2B-1 -ac2B =ac3kaC2C3r-aC2C3方向：B A C B-BC-BCBC取8 曲作加速度圖如圖mm(C)t艸aC2B-2解答mVC2B0M12- -Js2-：S- -6.836J.m,方向?yàn)轫槙r(shí)針方向。例 4-3 在圖示的擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)中，已知作用于擺桿 3 上的外載荷 Q,各轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸頸半徑r和當(dāng)量摩擦系數(shù)fv,C 點(diǎn)的滑動(dòng)摩擦因素f以及機(jī)構(gòu)的各部分尺寸。主動(dòng)件凸輪 2 的轉(zhuǎn)向如圖，試求圖示位置時(shí)作 用于凸輪 2 上的驅(qū)動(dòng)力矩M

4、。解答首先畫出FR23,它與 C 點(diǎn)法線成 角(=arctanf),偏在法線左側(cè)；FR23與Q交于一點(diǎn)31為順時(shí)針，F(xiàn)R23為順時(shí)針,FR13切于摩擦圓(摩擦圓半徑 二 f )與FR23Q交于同一點(diǎn)，且對(duì) B 點(diǎn)形成力矩與-32 反向，所以FRI3與摩擦圓的切點(diǎn)在 B 點(diǎn)左邊；畫FR13FR23Q的力矢量封閉多邊形，求出FR23。(2) 在 C 點(diǎn)處畫FR32,它與FR23大小相等方向相反，F(xiàn)RI2切于摩擦圓下方。(3) 驅(qū)動(dòng)力矩 M 等于FRI2與FR32形成力偶，F(xiàn)R32與FRI2距離為I,則M= FR2II。例 4-3 在圖所示的顎式破碎機(jī)中，已知各構(gòu)件的尺寸重力及其對(duì)本身質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣

5、量，以及礦石加于活動(dòng)顎板 2 上的壓力Fr,設(shè)構(gòu)件 1 以等角速度1轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖，其重力可忽略不計(jì)，求作用在其上點(diǎn)E 沿已知方向XX的平衡力Fb以及各運(yùn)動(dòng)副中的反力。解答(1)作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖速度多邊形及加速度多邊形用機(jī)構(gòu)比例尺 7 速度比例尺Jv加速度比例尺va作圖如(b)(c)。(2)確定各構(gòu)件的慣性力慣性力偶FG 2F|2二F| 2二-m2as2Ps2 agaCBn；cPaMI2二_JS2 - 2二_JS2二_JS2 1BC1BCh|2二乎FI 2FG3FI3=FI3=噸3$3PS3 agaC菇aMI 3二 一JS3 - 3二 一JS3二 一JS2 lCDlCDMI3h|2二FI3（4）

6、確定運(yùn)動(dòng)副反力及平衡力1）取桿組 2 3 作力圖如圖（d）2）列出靜力平衡方程式 n tn tF12F12Fi 2FrFG2FG3F13F43F43 =03）借助于力矩方程求解，考慮構(gòu)件 3 的平衡及考慮構(gòu)件 2 的平衡MC=0,FG3h4 -卩|3 愴-卩：43 也=0解出FR43的大小Mc =QFG2h2Frhr -F|2 - FRBC=0解出卩爲(wèi)的大小4）取力比例尺JF作力圖， 如（e）圖FR12二-FR12二jbF5）取曲柄 1 作力圖如（f）圖PbFR21FR41二06）取力比例尺JF作力圖，女如（g）圖FR41二FR14二bcFPbcalF方向如圖示第 4 章習(xí)題解答以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

7、的第一位置（a ）為例分析（屬于考慮軸頸摩擦的受力分析）（1） 取 2 構(gòu)件為研究對(duì)象，當(dāng)角速度為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，觀察轉(zhuǎn)動(dòng)副 A 處構(gòu)件 2 相對(duì) 1 之間的夾 角在逐漸減少，故相對(duì)角速度-21沿順時(shí)針方向，再觀察轉(zhuǎn)動(dòng)副 B 處構(gòu)件 2 相對(duì)于 3 之間的夾角在逐漸 增大，故相對(duì)角速度-.23沿順時(shí)針方向；（2）根據(jù)外載荷M和F的方向，判斷二力桿 2 是受壓；（3） 根據(jù)全反力FR12衡于摩擦圓相切，而且全反力FR12對(duì) A 點(diǎn)取矩是企圖阻止角速度21的轉(zhuǎn)動(dòng) 的，故FR12切于摩擦圓的下方；全反力FR32對(duì) B 點(diǎn)取矩是企圖阻止-23的轉(zhuǎn)動(dòng)的， 故FR32切于摩擦圓 的上方。 由于構(gòu)件 2 受F

8、R12和FR32作用下任處于平衡，即兩力的作用線應(yīng)共線。即作用線應(yīng)同時(shí)切于A 處摩擦圓的下方和 B 處摩擦圓的上方，畫出力圖如圖（a）示。其余兩位置分析步驟類似（略）。（同學(xué)們只畫出力圖就行了，分析過程不用寫出）4-14 題解答4-13 題解答解團(tuán)413 (c)aS2=.ps236.59 57m/s = 2085.63m/s2其p方向由S2指向。4-8 題解答(1)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖取尺寸比例尺 叫=0.005m/mm,準(zhǔn)確的作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如圖所示。(2)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析:i= 2ni/60 = 2汎:1500 / 60 = 157.1r ac/sVB- FAB=157.1 0.1m / s

9、 =15.7m / s2 2aB= 1lAB=(157.1)0.1m/s = 2468.0m/s構(gòu)件 2 上 B、C 兩點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系為VC =VBVCB大?。海?，1lAB？方向：AC-AB-BC取速度比例尺 =1(m/s)/mm,作速度如圖(b)所示。VCB巴be一1 11 33.3rad / s0.33 2 -lBClABac =aB-nacB” T acB大?。?？21lAB21lAB？方向：ACB AC B-BCaCB= 2lBc=(33.3)20.33m/s = 365.9m/s2取加速度比例尺Ja=36.59(m/s )/mm,作加速度如圖(c)所示。aC= a P c = 36.5

10、9 47m/ s = 1719.73m/ s其p方向由c指向。根據(jù)加速度影響原理求點(diǎn)S2，于是得(3 )求構(gòu)件的慣性力 活塞的慣性力連桿的總慣性力連桿的慣性力矩總慣性力與質(zhì)心處的偏矩4-19 題解答(1)取構(gòu)件 2 為分離體作力圖，如圖(b)。(不考慮摩擦)Fic = -m3ac211719.73 =3685.1N方向與aC相反。9.8F12= F| 2= -m2aS2G2as2至2085.63 =5325.5N9.8MI 2= -JS2 -：2= -Js2lBC= -Js2ab c其方向與二2相反。lBChi 2M2IFI2BLR32bFl-FRI2(C)ICO 2根據(jù)構(gòu)件 2 的力平衡條件，得FR12F| 2FrFR32= 0方程中僅有FR32的大小與方向未知，故可用作圖法求解。取合適的力比例尺，作力多邊形如圖（C）。FR32=JFda其方向由