西北工業(yè)大學機械原理課后答案第4章

1、第四章平面機構的力分析題4-7機械效益是衡量機構力放大程度的一個重要指標，其定義為在不考慮摩擦的條件下機構的輸出力力矩與輸入力力矩之比值，即= Mr/Md Fr/Fd。試求圖示各機構在圖示從圖位置時的機械效益。圖 a所示為一鉚釘機，圖 b為一小型壓力機，圖 c為一剪刀。計算所需各尺寸 中量取。(a)(b)(c)解：a作鉚釘機的機構運動簡圖及受力見下列圖a由構件3的力平衡條件有：Fr由構件1的力平衡條件有： F按上面兩式作力的多邊形見圖b得Fr / FdCOtb作壓力機的機構運動簡圖及受力圖見 由滑塊5的力平衡條件有： G F R65 由構件2的力平衡條件有：F R42 F R32 按上面兩式作

2、力的多邊形見圖d，得F R43 F R230R21 F R41 F d 0C)F R450.一?F R120 其中 F R42 F R54G /Ft對A點取矩時有Fr a Fd ba題4-8在圖示的曲柄滑塊機構中，設I ab=, I bc=, n 1=1500r/min (為?；钊捌涓郊闹財?shù))，2 .? m,連桿質心S至曲柄銷B的距離I bsf|b(/3。試確定在圖示位置量G=21N連桿質量 G=25N, Js2 =FR36、3FtF65Fd* BFR43Fr32 e >2 1FR32FR21 7c_- fFr12 A 滬Fr42FR42-F R16Fr45Fr23Fr43FtR43

3、FR41FR45Fs5Z1EFrFR231FR12FdG、Fr(b)(c)(d)i 0.005繪制機構運動簡圖。(圖(a)時活塞的慣性力以及連桿的總慣性 力。解：1)選定比例尺，2) 運動分析：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)ac a PC 23 .44 壯 2aS2a PS22100taC2B1 BC歸5150見iBCs3)確定慣性力活塞3:Fi3連桿2:F| 323aS3aS23767(N)方向與pc相反。5357(N)方向與ps2相反。J S2218.8(N m)(順時針)-/iFl(a)(b)(c)題4-10圖a所示導軌副為由拖板1與導軌2

4、組成的復合移動副，拖板的運動方向垂直于紙面；圖 bfv和轉所示為由轉動軸1與軸承2組成的復合轉動副，軸1繞其軸線轉動。現(xiàn)各運動副的尺寸如圖所示，并設G為外加總載荷，各接觸面間的摩擦系數(shù)均為f。試分別求導軌副的當量摩擦系數(shù)動副的摩擦圓半徑P。Oi r a解：1求圖a所示導軌副的當量摩擦系數(shù)fv，把重量G分解為G左，G右aGh I2f " / sinf vG F f 左 F f右 172求圖b所示轉動副的摩擦圓半徑fv右G左假設支撐的左右兩端均只在下半周上近似均勻接觸。對于左端其當量摩擦系數(shù)fv左2 f，摩擦力F佐摩擦力矩M f左Fv左e r cos45對于右端其當量摩擦系數(shù)fV右f 2

5、，摩擦力Ff右fv右G右摩擦力矩M佑Fv右rMf左M佑摩擦圓半徑題4-11圖示為一錐面徑向推力軸承。其幾何尺寸如下圖，設軸1上受鉛直總載荷G軸承中的滑動摩擦系數(shù)為f。試求軸1上所受的摩擦力矩M 分別一新軸端和跑合軸端來加以分析解：此處為槽面接觸，槽面半角為當量摩擦系數(shù)fv1(7丿0代入平軸端軸承的摩擦力矩公式得假設為新軸端軸承，那么假設為跑合軸端軸承，那么M ffvG已丄2題4-13圖示為一曲柄滑塊機構的三個位置F為作用在活塞上的力， 轉動副A及B上所畫的虛線小圓為摩擦圓，試決定在三個位置時，作用在連桿AB上的作用力的真實方向各構件的重量及慣性力略去不計 解：圖a和圖b連桿為受壓，圖c連桿為受

6、拉？，各相對角速度和運動副總反力方向如下列圖A(a)F323P3 21r3F24R32R12AC1沿圖時針方向回轉1F為作用在推桿2上的外載題4-14圖示為一擺動推桿盤形凸輪機構，凸輪荷，試確定在各運動副中總反力FR31,FR12及FR32的方位不考慮構件的重量及慣性力，圖中虛線小圓為摩擦圓，運動副B處摩擦角為$ =10°P F R12 F R32解1取構件2為受力體，如圖4-6。由構件2的力平衡條件有0三力匯交可得FR32和FR122取構件1為受力體，F(xiàn)r21F R12 F R31F R12FR2f-3 1MA 1Fr3G=10N質心在其軸線上，生產(chǎn)阻力Fr=100N,其余構件的重

7、力、慣性力及所有構件的摩擦力均略去不計。試求當0 i=60°時，需加在構件上的平衡力矩 M提示：構件3受力傾斜后，構件3、4將在G C2兩點接觸。解：1選定比例尺i繪制機構運動簡圖。2運動分析：以比例尺v, a作速度多邊形和加速度多邊形如圖a, b3確定構件3上的慣性力66.77(N)啊3F i 3m3a34動態(tài)靜力分析:以構件組2,3為別離體，如圖c,由F 0有F R43 F R43p 2 N mm作力多邊形如圖dF R12 Fr F 13 G 3得 Fr21 Fr12 pea 38N以構件1為別離體，如圖(e)，有 Fr2iIab M b 0F R41f R21M b Fr2,a

8、b 22.04N m順時針方向匸 二FR43- FR43FR12FrFI321G(d)題4-22在圖a所示的雙缸V形發(fā)動機中，各構件的尺寸如圖該圖系按比例尺卩m/mrti確作出的及各作用力如下：F3=200N, F 5=300N, F，i2=50N, F，M=80N,方向如下圖；又1上的平衡力偶矩M知曲柄以等角速度31轉動，試以圖解法求在圖示位置時需加于曲柄解：應用虛位移原理求解，即利用當機構處于平衡狀態(tài)時其上作用的所有外力包括慣性力瞬時功率應等于零的原理來求解，可以不需要解出各運動副中的反力,使求解簡化。1)以比例尺v作速度多邊形如下列圖Vcv pc 55 vmsVev pe 57 vmsV pt252vmSvpU 53 vm