第4章 平面机构力分析习题解答.doc

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,总反力和的位置和方向见图。(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,已知曲柄长度连杆的质量连杆对其质心轴的转动惯量,曲柄等角速转动, 求连杆的总惯性力及其作用线。 解答 (1) 速度分析 其方向垂直于AB且为顺时针方向 大小： 0 0 ？ 方向： 取作速度图如（b），得 （2）加速度分析 其方向由B指向A。 大小： 160 0 ? 0 0 ? 方向： 取作加速度图如图(C) ,逆时针方向。(3)计算惯性力,惯性力矩 ,方向如图( )所示。 ,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和当量摩擦系数,C点的滑动摩擦因素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。 解答 (1)首先画出它与C点法线成 角(),偏在法线左侧; 与交于一点,为顺时针,为顺时针, 切于摩擦圆(摩擦圆半径)与交于同一点,且对B点形成力矩与反向,所以与摩擦圆的切点在B点左边; 画的力矢量封闭多边形,求出。(2) 在C点处画,它与大小相等方向相反, 切于摩擦圆下方。(3) 驱动力矩M等于与形成力偶, 与距离为,则。例4-3 在图所示的颚式破碎机中,已知各构件的尺寸重力及其对本身质心轴的转动惯量,以及矿石加于活动颚板2上的压力,设构件1以等角速度转动,方向如图,其重力可忽略不计,求作用在其上点E 沿已知方向的平衡力以及各运动副中的反力。解答 (1) 作机构的运动简图速度多边形及加速度多边形 用机构比例尺 速度比例尺 加速度比例尺作图如(a)(b)(c) 。(2)确定各构件的惯性力惯性力偶 (4) 确定运动副反力及平衡力1) 取杆组2 3作力图如图(d) 2) 列出静力平衡方程式 ? ? ? ?3) 借助于力矩方程求解,考虑构件3的平衡及考虑构件2的平衡 解出的大小 解出的大小4) 取力比例尺作力图， 如(e)图 5) 取曲柄1作力图如（f）图 6）取力比例尺作力图， 如(g)图 方向如图示 第4章 习题解答 4-13题解答 以曲柄滑块机构的第一位置（a）为例分析（属于考虑轴颈摩擦的受力分析） （1）取2构件为研究对象，当角速度为顺时针转动时，观察转动副A处构件2相对1之间的夹角在逐渐减少，故相对角速度沿顺时针方向，再观察转动副B处构件2相对于3之间的夹角在逐渐增大，故相对角速度沿顺时针方向； （2）根据外载荷和的方向，判断二力杆2是受压； （3）根据全反力衡于摩擦圆相切，而且全反力对A点取矩是企图阻止角速度的转动的，故切于摩擦圆的下方；全反力对B点取矩是企图阻止的转动的，故切于摩擦圆的上方。由于构件2受和作用下任处于平衡，即两力的作用线应共线。即作用线应同时切于A处摩擦圆的下方和B处摩擦圆的上方，画出力图如图（a）示。 其余两位置分析步骤类似（略）。（同学们只画出力图就行了，分析过程不用写出）4-14题解答 4-8题解答(1)作机构运动简图 取尺寸比例尺准确的作出机构运动简图,如图(a)所示。 （2）对机构进行运动分析 构件2上B、C两点间的运动关系为 大小： ？ ？ 方向： 取速度比例尺作速度如图（b）所示。 大小： ？ ？ 方向： 取加速度比例尺作加速度如图（c）所示。 其方向由指向。 根据加速度影响原理求点，于是得 其方向由指向。 （3）求构件的惯性力 活塞的惯性力 方向与相反。 连杆的总惯性力 连杆的惯性力矩 其方向与相反。 总惯性力与质心处的偏矩 4-19题解答(1)取构件2为分离体作力图，如图（b）。（不考虑摩擦） 根据构件2的力平衡条件，得 方程中仅有的大小与方向未知，故可用作图法求解。取合适的力比例尺，作力多边形如图（c）。 其方向由d指向a。（2）