平面機(jī)構(gòu)的力分析 題解

...wd......wd......wd...第四章平面機(jī)構(gòu)的力分析題4-7機(jī)械效益Δ是衡量機(jī)構(gòu)力放大程度的一個(gè)重要指標(biāo)，其定義為在不考慮摩擦的條件下機(jī)構(gòu)的輸出力〔力矩〕與輸入力〔力矩〕之比值，即Δ=。試求圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的機(jī)械效益。圖a所示為一鉚釘機(jī)，圖b為一小型壓力機(jī)，圖c為一剪刀。計(jì)算所需各尺寸從圖中量取?！瞐〕(b)(c)解：(a)作鉚釘機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及受力見以以下列圖〔a〕由構(gòu)件3的力平衡條件有：由構(gòu)件1的力平衡條件有：按上面兩式作力的多邊形見圖〔b〕得〔b〕作壓力機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及受力圖見〔c〕由滑塊5的力平衡條件有：由構(gòu)件2的力平衡條件有：其中按上面兩式作力的多邊形見圖〔d〕，得(c)對(duì)A點(diǎn)取矩時(shí)有其中a、b為Fr、Fd兩力距離A點(diǎn)的力臂。題4-8在圖示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，設(shè)lAB=0.1m，lBC=0.33m，n1=1500r/min〔為常數(shù)〕，活塞及其附件的重量G3=21N，連桿質(zhì)量G2=25N，JS2=0.0425kg·m2，連桿質(zhì)心S2至曲柄銷B的距離lBS2=lBC/3。試確定在圖示位置時(shí)活塞的慣性力以及連桿的總慣性力。解：1)選定比例尺,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。(圖(a))2〕運(yùn)動(dòng)分析：以比例尺作速度多邊形，如圖(b)以比例尺作加速度多邊形如圖4-1(c)3)確定慣性力活塞3：方向與相反。連桿2：方向與相反?！岔槙r(shí)針〕總慣性力：(圖(a))題4-10圖a所示導(dǎo)軌副為由拖板1與導(dǎo)軌2組成的復(fù)合移動(dòng)副，拖板的運(yùn)動(dòng)方向垂直于紙面；圖b所示為由轉(zhuǎn)動(dòng)軸1與軸承2組成的復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)副，軸1繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)各運(yùn)動(dòng)副的尺寸如以以下列圖，并設(shè)G為外加總載荷，各接觸面間的摩擦系數(shù)均為f。試分別求導(dǎo)軌副的當(dāng)量摩擦系數(shù)fv和轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦圓半徑ρ。解：1〕求圖a所示導(dǎo)軌副的當(dāng)量摩擦系數(shù)，把重量G分解為G左，G右，，2〕求圖b所示轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦圓半徑支反力，假設(shè)支撐的左右兩端均只在下半周上近似均勻接觸。對(duì)于左端其當(dāng)量摩擦系數(shù)，摩擦力摩擦力矩對(duì)于右端其當(dāng)量摩擦系數(shù)，摩擦力摩擦力矩摩擦圓半徑題4-11圖示為一錐面徑向推力軸承。其幾何尺寸如以以下列圖，設(shè)軸1上受鉛直總載荷G，軸承中的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為f。試求軸1上所受的摩擦力矩Mf〔分別一新軸端和跑合軸端來(lái)加以分析〕。解：此處為槽面接觸，槽面半角為。當(dāng)量摩擦系數(shù)代入平軸端軸承的摩擦力矩公式得假設(shè)為新軸端軸承，則假設(shè)為跑合軸端軸承，則題4-13圖示為一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的三個(gè)位置，F(xiàn)為作用在活塞上的力，轉(zhuǎn)動(dòng)副A及B上所畫的虛線小圓為摩擦圓，試決定在三個(gè)位置時(shí)，作用在連桿AB上的作用力的真實(shí)方向〔各構(gòu)件的重量及慣性力略去不計(jì)〕解：圖a和圖b連桿為受壓，圖c連桿為受拉.，各相對(duì)角速度和運(yùn)動(dòng)副總反力方向如以以下列圖題4-14圖示為一擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪1沿逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，F(xiàn)為作用在推桿2上的外載荷，試確定在各運(yùn)動(dòng)副中總反力〔FR31，F(xiàn)R12及FR32〕的方位〔不考慮構(gòu)件的重量及慣性力，圖中虛線小圓為摩擦圓，運(yùn)動(dòng)副B處摩擦角為φ=10°〕。解:1)取構(gòu)件2為受力體，如圖4-6。由構(gòu)件2的力平衡條件有：三力匯交可得和2)取構(gòu)件1為受力體，題4-18在圖a所示的正切機(jī)構(gòu)中，h=500mm，l=100mm，ω1=10rad/s〔為常數(shù)〕，構(gòu)件3的重量G3=10N，質(zhì)心在其軸線上，生產(chǎn)阻力Fr=100N，其余構(gòu)件的重力、慣性力及所有構(gòu)件的摩擦力均略去不計(jì)。試求當(dāng)φ1=60°時(shí)，需加在構(gòu)件1上的平衡力矩Mb。提示：構(gòu)件3受力傾斜后，構(gòu)件3、4將在C1、C2兩點(diǎn)接觸。解:1)選定比例尺繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。2〕運(yùn)動(dòng)分析：以比例尺，作速度多邊形和加速度多邊形如圖〔a〕，(b)3)確定構(gòu)件3上的慣性力4)動(dòng)態(tài)靜力分析：以構(gòu)件組2,3為別離體，如圖(c),由有以作力多邊形如圖(d)得以構(gòu)件1為別離體，如圖(e)，有順時(shí)針?lè)较?。題4-22在圖a所示的雙缸V形發(fā)動(dòng)機(jī)中，各構(gòu)件的尺寸如圖〔該圖系按比例尺μ1=0.005m/mm準(zhǔn)確作出的〕及各作用力如下：F3=200N，F(xiàn)5=300N，F(xiàn)＇I2=50N，F(xiàn)＇I4=80N，方向如以以下列圖；又知曲柄以等角速度ω1轉(zhuǎn)動(dòng)，試以圖解法求在圖示位置時(shí)需加于曲柄1上的平衡力偶矩Mb。解:應(yīng)用虛位移原理