第四章 平面机构的力分析 (西工大第七版课件)

第4章-平面机构力分析习题解答

第四章 平面机构的力分析解答 典型例题解析 例4-1 图4-1所示以锁紧机构,已知各部分尺寸和接触面的摩擦系数f ,转动副的摩擦圆图上虚线圆,在P 力作用下工作面上产生夹紧力Q,试画此时各运动副中的总反力作用线位置和方向(不考虑各构件的质量和转动惯量) 。 图4-1 解 [解答] (1) BC 杆是二力杆,由外载荷P 和Q 判断受压,总反力23R F 和43R F 的位置和方向见图。 (2) 楔块4所受高副移动副转动副的三个总反力相平衡,其位置方向及矢量见图。 (3) 杆2也是三力杆,所受的外力P 与A,B 转动副反力相平衡,三个力的位置见图。 例4-2 图示摇块机构,已知,90 =∠ABC 曲柄长度,86,200,1002mm l mm l mm l BS AC AB ===连 杆的质量,22kg m =连杆对其质心轴的转动惯量22.0074.0m kg J S =,曲柄等角速转动s rad /401=ω, 求连杆的总惯性力及其作用线。

[解答] (1) 速度分析 ,/41s m l v AB B ==ω其方向垂直于AB 且为顺时针方向 32322C C C B C B C +=+= 大小： s m /4 0 0 ？ 方向： AB ⊥ BC 取mm s m v /2 .0=μ作速度图如（b ），得 02232===B C B C l v ωω （2）加速度分析 ,/1602 21s m l a AB B ==ω其方向由B 指向A 。 32323t C2B n C2B 2 C C r C C k C B C ++=++= 大小： 160 0 ? 0 0 ? 方向：A B → B C →2 BC ⊥ BC ⊥ BC 取mm s m a 2/8=μ作加速度图如图(C) 22 2/80s m s p a a s =''=μ 222 2/100s m C C a a B C t ='''=μ 222222/76.923160s rad l l l a AB AC B C t B C =-== α,逆时针方向。 (3)计算惯性力,惯性力矩 N a m F S I 160222=-=,方向如图( )所示。 m N J M S I .836.6222-=-=α,方向为顺时针方向。 例4-3 在图示的摆动凸轮机构中,已知作用于摆杆3上的外载荷Q,各转动副的轴颈半径r 和当量摩擦系数v f ,C 点的滑动摩擦因素f 以及机构的各部分尺寸。主动件凸轮2的转向如图,试求图示位置时作用于凸轮2上的驱动力矩M 。

机械原理教案 平面机构的力分析

第四章 平面机构的力分析 §4-1机构力分析的目的和方法 1、作用在机械上的力 驱动力：∠VS 锐角（驱动力→原动力） 作功 生产阻力（有效阻力） （+、-） 阻力 : ∠VS 钝角 有害阻力 常见的作用力：原动力、摩擦力、运动副反力、重力、“惯性力” 2、机构力分析的目的和方法 影响及其运动的动力性能→运转性能、调速、平衡、振动、功率分析 力（力矩） 后续机械设计重要参数→尺寸、机构、强度 确定运动副反力→ 强度、摩擦磨损、效率 任务（目的） 确定机构的平衡力（或平衡力矩）→原动机功率？克服生产阻力？ §4-2构件惯性力的确定 假设已知构件质量、转动惯量（实际设计中可采用类比法，初估计，再逐步修正）及运动参数。 1、 做平面复合运动构件 两者可合二为一：力偶等效原理 2、做平面移动构件 0=ε 3、绕定轴转动构件 §4-3质量代换法 1、静代换问题求解 解决方法 图解法 （均不考虑构件的弹性变形，属于一般刚体运动学、动力学问题） 解析法 惯性力 s I a m P -= 惯性力矩 εs J M -= 绕质心轴转动 0=s a 绕非质心轴转动 只需考虑惯性力 刚体 几个集中质量 使问题简化 （有质量、转动惯量） （一般是2个） 用于平衡调速 代换代换前后总质量不变 代换前后质心不变 代换前后转动惯量不变 静代换 动代换

任取B 、C 为代换点： 解得：代换质量 2、 动代换问题的求解 解得 结论： 1） 静代换简单容易，其代换点B 、C 可随意选取。 2） 动代换只能随意选定一点，另外一点由代换条件确定。 3） 使用静代换，其惯性力偶矩将产生误差： ()[] [][]ε εε εmb c k mbc I c b bc c b cb m I c m b m I M C C C B C I --=--=????? ????? ??+++--=?+?--=?2222 4） m m m C B =+ c m b m c B ?=? c b c m m B += c b b m m c += m m m k B =+ k m b m k B ?=? c k B I k m b m =+22 (原构件转动惯量) k b k m m B += k b b m m k += B C m I k =

平面机构的力分析

第四章平面机构的力分析 4-1 选择或填空题 （1）如果作用在径向轴颈上的外力加大，那么轴颈上摩擦圆。 A．变大；B．变小；C．不变；D．不确定。 （2）两运动副的材料一定时，当量摩擦系数取决于。 A．运动副元素的几何形状；B．运动副元素间的相对运动速度大小； C．运动副元素间作用力的大小；D．运动副元素间温差的大小。 （3）机械中采用环形支承的原因是。 A．加工方便；B．避免轴端中心压强过大；C．便于跑合轴端面；D．提高承载能力。（4）移动副中总反力与其相对运动方向的夹角是____。 A．锐角；B．钝角；C．直角；D．不确定。 （5）风机发动机的叶轮受到空气的作用力，此力在机械中属于____。 A．驱动力；B．工作阻力；C．有害阻力；D．摩擦力。 （6）轴径1与轴承2组成转动副，设初始状态时轴径相对轴承静止，轴径受单外力Q作用，当外力Q的作用线与摩擦圆相交时，轴承对轴径的总反力R12的作用线与摩擦圆____；当外力Q的作用线与摩擦圆相切时，轴承对轴径的总反力R12的作用线与摩擦圆____；当外力Q的作用线与摩擦圆相离时，轴承对轴径的总反力R12的作用线与摩擦圆____。 A．相切；B．相交；C．相离；D．不确定。 （7）在外载荷和接触表面状况相同的条件下，三角螺纹的摩擦力要比矩形螺纹的大，是因为____。 A．当量摩擦角大；B．当量摩擦角小；C．摩擦系数大；D．不确定。 4-2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f v和转动副的摩擦圆半径ρ。 解： a) 2θ b) 想一想：①采用当量摩擦系数f v及当量摩擦角?v的意义何在？ ②当量摩擦系数f v与实际摩擦系数f不同，是因为两物体接触面几何形状的改变，从而引起摩擦系数改变的结果对 吗？ 4-3 在图示的曲柄滑块机构中，设已知l AB=0.1m，l BC=0.33m，n1=1500r/min（常数），活塞及其附件的重量G3=21N，连杆重量G2=25N，J S2=0.0425kg·m2，连杆质心S2至曲柄销B的距离重量l BS2=l BC/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）选取比例尺（μl=0.005m/mm）做机构运动简图 （2）运动分析：（μv=0.5(m/s)/mm），（μa=75(m/s2)/mm） （3）确定惯性力： 想一想：构件的惯性力的大小、方向及作用点和惯性力偶矩的大小及方向是怎样确定的？总惯性力的大小及作用线方向又如何确定？ 4-4 在图示楔块机构中，已知γ=β=60o，Q=1000N，各接触面摩擦系数f=0.15。如Q为有效阻力，试求所需的驱动力F。

平面机构力分析习题解答

第四章平面机构的力分析解答 典型例题解析 例4-1 图4-1所示以锁紧机构,已知各部分尺寸和接触面的摩擦系数f ,转动副的摩擦圆图上虚线圆,在P 力作用下工作面上产生夹紧力Q,试画此时各运动副中的总反力作用线位置和方向(不考虑各构件的质量和转动惯量) 。 图4-1 解 [解答] (1) BC 杆是二力杆,由外载荷P 和Q 判断受压,总反力23R F 和43R F 的位置和方向见图。 (2) 楔块4所受高副移动副转动副的三个总反力相平衡,其位置方向及矢量见图。 (3) 杆2也是三力杆,所受的外力P 与A,B 转动副反力相平衡,三个力的位置见图。 例4-2 图示摇块机构,已知,90 ABC 曲柄长度,86,200,1002mm l mm l mm l BS AC AB 连 杆的质量,22kg m 连杆对其质心轴的转动惯量22.0074.0m kg J S ,曲柄等角速转动s rad /401 , 求连杆的总惯性力及其作用线。

[解答] (1) 速度分析 ,/41s m l v AB B 其方向垂直于AB 且为顺时针方向 32322C C C B C B C 大小： s m /4 0 0 ？ 方向： AB BC 取mm s m v /2 .0 作速度图如（b ），得 02232 B C B C l v （2）加速度分析 ,/160221s m l a AB B 其方向由B 指向A 。 32323t C2B n C2B 2 C C r C C k C B C 大小： 160 0 ? 0 0 ? 方向：A B B C 2BC BC BC 取mm s m a 2 /8 作加速度图如图(C) 22 2/80s m s p a a s 222 2/100s m C C a a B C t 222222/76.923160s rad l l l a AB AC B C t B C ,逆时针方向。 (3)计算惯性力,惯性力矩 N a m F S I 160222 ,方向如图( )所示。 m N J M S I .836.6222 ,方向为顺时针方向。 例4-3 在图示的摆动凸轮机构中,已知作用于摆杆3上的外载荷Q,各转动副的轴颈半径r 和当量摩擦系数v f ,C 点的滑动摩擦因素f 以及机构的各部分尺寸。主动件凸轮2的转向如图,试求图示位置时作用于凸轮2上的驱动力矩M 。

3平面机构力分析(包括摩擦和自锁)

A0700003机械原理试卷 一、选择题 1. 在由若干机器并联构成的机组中，若这些机器中单机效率相等均为，则机组的总效率必有如下关系：。 A、B、 C、D、 (为单机台数)。 答案：C 2. 三角螺纹的摩擦矩形螺纹的摩擦，因此，前者多用于。 A、小于； B、等于； （ C、大于； D、传动； E、紧固联接。 答案： CE 3. 在由若干机器串联构成的机组中，若这些机器的单机效率均不相同，其中最高效率和最低效率分别为和，则机组的总效率必有如下关系：。 A、B、

C、D、。 答案： A 4. 构件1、2 间的平面摩擦的总反力的方向与构件2对构件1 的相对运动方向所成角度恒为。 A、 0; - B、 90; C、钝角； D、锐角。 答案： C 5. 反行程自锁的机构，其正行程效率，反行程效 率。 A、B、 C、D、 答案： CD 6. 图示平面接触移动副，为法向作用力，滑块在力作用下沿方向运动，则固定件给滑块的总反力应是图中所示的作用线和方向。

| 答案： A 7. 自锁机构一般是指的机构。 A、正行程自锁； B、反行程自锁； C、正反行程都自锁。 答案： B 8. 图示槽面接触的移动副，若滑动摩擦系数为，则其当量摩擦系数 。 A、 B、 C、 D、 答案： B 9. 在其他条件相同的情况下，矩形螺纹的螺旋与三角螺纹的螺旋相比，前者? A、效率较高，自锁性也较好；

? B、效率较低，但自锁性较好； C、效率较高，但自锁性较差； D、效率较低，自锁性也较差。 答案： C 10. 图示直径为的轴颈1与轴承2组成转动副，摩擦圆半径为，载荷为，驱动力矩为，欲使轴颈加速转动，则应使。 A、=， B、， C、=， D、。 * 答案： D 11. 轴颈1与轴承2 组成转动副，细实线的圆为摩擦圆，轴颈1 受到外力( 驱动力 ) 的作用，则轴颈1 应作运动。 A、等速； B、加速； C、减速。