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文档简介
第四章 平面机构的力分析题4-7 机械效益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=。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 见下图(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,设已知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=0.0425kgm2,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。现已知各运动副的尺寸如图所示,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。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。已知其几何尺寸如图所示,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若为新轴端轴承,则 若为跑合轴端轴承,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下图题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=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,已知h=500mm,l=100mm,1=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1=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为分离体,如图(c) ,由 有 以 作力多边形如图(d)得 以构件1为分离体,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,已知各构件的尺寸如图(该图系按比例尺1=0.005m/mm准确作出的)及各作用力如下:F3=200N,F5=300N,FI2=50N,FI4=80N,方向如图所示;又知曲柄以等角速度1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: 应用虚位移原理求解,即利用当机构处于
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