西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理課后答案第4章

1、第四章平面機(jī)構(gòu)的力分析題 4-7機(jī)械效益是衡量機(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= M r / M dFr / Fd 。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。（ a）(b)(c)解： (a)作鉚釘機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及受力見下圖（ a）由構(gòu)件 3 的力平衡條件有：FrF R 43F R230由構(gòu)件 1 的力平衡條件有：F R21F R41F d0按上面兩式作力的多邊形見圖（b）得FrFdcot（ 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

2、 5 的力平衡條件有：GF R65F R450由構(gòu)件 2 的力平衡條件有：F R42 F R32F R12 0 其中 F R42 FR54按上面兩式作力的多邊形見圖（d），得GFt(c) 對(duì) A 點(diǎn)取矩時(shí)有Fr aFdbba其中 a、b 為 Fr、 Fd 兩力距離A 點(diǎn)的力臂。GFtFR41FR36DFF653Ft1AdBGFF2R43R32FR32FR21 CA1FR122FFR42R21FFR45FR42R16B4FR23F3r6FR45FtR43FR414FR23F65EFr5FFdG(c)R12(a)Fr(b)(d)題 4-8 在圖示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知 lAB=，lBC=，n1

3、=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=· 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 ,l 0.005 mmm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v 作速度多邊形，如圖(b)以比例尺a 作加速度多邊形如圖4-1 (c)aCa p c23.44 m2aS2a p s22100 m2ss2aCt2Ba n c515012l BCl BCs3) 確定慣性力活塞 3： FI3m3 aS3G33767(N )方向與

4、p c 相反。g aC連桿 2： FI 32m2 aS2G25357( N) 方向與 p s2g aS 2相反。M I2JS22218.8(Nm) （順時(shí)針）總慣性力： FI 2FI2 5357( N )M I 20.04(m)(圖 (a) )lh 2FI 2B12CS2A3(a)4(c)(b)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)已知各運(yùn)動(dòng)副的尺寸如圖所示，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

5、徑。解： 1）求圖 a 所示導(dǎo)軌副的當(dāng)量摩擦系數(shù)fV ，把重量 G 分解為 G 左， G 右l2l1fl 2l1G左G ，G右G ，f vG F f左F f右sinGl1 l 2l1l1l 2l 2fl 2l 1f vsinl 1l 22）求圖 b 所示轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦圓半徑支反力 FR左l 2G， FR右l1Gl1l 2l1 l2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)fV左2f，摩擦力 F f左f v右 G左2摩擦力矩 M f 左Fv左 er cos45對(duì)于右端其當(dāng)量摩擦系數(shù)fV右f2，摩擦力 F f右f v右 G右摩擦力矩 M f右Fv右 r摩擦圓半徑M f左M

6、f右G題 4-11 圖示為一錐面徑向推力軸承。已知其幾何尺寸如圖所示，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)f vfsin代入平軸端軸承的摩擦力矩公式得若為新軸端軸承，則M f 3 f vG R 3r 3R2r 2若為跑合軸端軸承，則M ff vG Rr2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

7、： 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)副總反力方向如下圖FR12A 21 23M12BFR32PO 13(a)4FR12A 21 232M1 O BP3(b)4FR32M 1 23BPO32112FR324FR12A(c)題 4-14圖示為一擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪圖4-5F 為作用在推桿2 上的外載1 沿逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，荷，試確定在各運(yùn)動(dòng)副中總反力（FR31R12R32，F(xiàn) 及F）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 =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：PF

8、 R12FR32 0三力匯交可得FR32 和 FR122) 取構(gòu)件1 為受力體， FR21FR12FR31FR32 23FR21B2CFR12FR12 1 1MFR32MA 1PA 133PFR31題 4-18 在圖 a 所示的正切機(jī)構(gòu)中，已知h=500mm ，l=100mm ， 1=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)1=60°時(shí)，需加在構(gòu)件1 上的平衡力矩M b。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l繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

9、簡(jiǎn)圖。2）運(yùn)動(dòng)分析：以比例尺v ，a 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FI 3m3 a3G366.77(N )g a34) 動(dòng)態(tài)靜力分析：以構(gòu)件組2,3 為分離體，如圖(c) ,由F0有F R12 F rF I 3G 3F R43F R430 以P2 N mm 作力多邊形如圖 (d)得FR 21FR12P ea38N以構(gòu)件 1 為分離體，如圖(e)，有 FR 21l ABM b0FR41FR21M bFR 21l AB22.04 Nm順時(shí)針方向。B 2B 21FI3Fr 1333C1C1GAFR43FI34C2FR43C2(c)FrFrBG3FR43

10、- FR431FR21FR41FR12A(d)(e)(a)(b)題 4-22在圖 a 所示的雙缸 V 形發(fā)動(dòng)機(jī)中，已知各構(gòu)件的尺寸如圖（該圖系按比例尺1=m/mm準(zhǔn)確作出的）及各作用力如下：F =200N， F =300N， F =50N， F =80N，方向如圖所示；35I2I4又知曲柄以等角速度1 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)用虛位移原理求解，即利用當(dāng)機(jī)構(gòu)處于平衡狀態(tài)時(shí)，其上作用的所有外力（包括慣性力）瞬時(shí)功率應(yīng)等于零的原理來求解，可以不需要解出各運(yùn)動(dòng)副中的反力，使求解簡(jiǎn)化。1) 以比例尺v 作速度多邊形如下圖vCV pc 55mvEVpe 57 vmvT 2V pt 2 52mvssvsvT 4V pt 453vms1v pb radsl l AB2）求平衡力偶矩：由Pi vi cosi0 ，M