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= Mr/Md Fr/Fd。試求圖示各機(jī)構(gòu)在圖示從圖位置時的機(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 中量取。(a)(b)(c)解：a作鉚釘機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及受力見下列圖a由構(gòu)件3的力平衡條件有：Fr由構(gòu)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(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及受力圖見 由滑塊5的力平衡條件有： G F R65 由構(gòu)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(diǎn)取矩時有Fr a Fd ba題4-8在圖示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，設(shè)I ab=, I bc=, n 1=1500r/min (為常活塞及其附件的重?cái)?shù))，2 .? m,連桿質(zhì)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(zhì)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(jī)構(gòu)運(yùn)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(yùn)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(dǎo)軌副為由拖板1與導(dǎo)軌2

4、組成的復(fù)合移動副，拖板的運(yùn)動方向垂直于紙面；圖 bfv和轉(zhuǎn)所示為由轉(zhuǎn)動軸1與軸承2組成的復(fù)合轉(zhuǎn)動副，軸1繞其軸線轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)各運(yùn)動副的尺寸如圖所示，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)動副的摩擦圓半徑P。Oi r a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aGh I2f " / sinf vG F f 左 F f右 172求圖b所示轉(zhuǎn)動副的摩擦圓半徑fv右G左假設(shè)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(dāng)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(dāng)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(shè)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(dāng)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(shè)為新軸端軸承，那么假設(shè)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(jī)構(gòu)的三個位置F為作用在活塞上的力， 轉(zhuǎn)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(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

6、拉？，各相對角速度和運(yùn)動副總反力方向如下列圖A(a)F323P3 21r3F24R32R12AC1沿圖時針方向回轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)，凸輪荷，試確定在各運(yùn)動副中總反力FR31,FR12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)動副B處摩擦角為$ =10°P F R12 F R32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0三力匯交可得FR32和FR122取構(gòu)件1為受力體，F(xiàn)r21F R12 F R31F R12FR2f-3 1MA 1Fr3G=10N質(zhì)心在其軸線上，生產(chǎn)阻力Fr=100N,其余構(gòu)件的重

7、力、慣性力及所有構(gòu)件的摩擦力均略去不計(jì)。試求當(dāng)0 i=60°時，需加在構(gòu)件上的平衡力矩 M提示：構(gòu)件3受力傾斜后，構(gòu)件3、4將在G C2兩點(diǎn)接觸。解：1選定比例尺i繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。2運(yùn)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(gòu)件3上的慣性力66.77(N)啊3F i 3m3a34動態(tài)靜力分析:以構(gòu)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(gòu)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(jī)中，各構(gòu)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(zhuǎn)動，試以圖解法求在圖示位置時需加于曲柄解：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)時其上作用的所有外力包括慣性力瞬時功率應(yīng)等于零的原理來求解，可以不需要解出各運(yùn)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