西北工业大学机械原理课后答案第4章

第四章平面机构的受力分析问题4-7机械效益是衡量机构力放大程度的一个重要指标，它定义为机构输出力(力矩)与输入力(力矩)之比，不考虑摩擦力，即=。试着在图中所示的位置找出图中所示的每个机构的机械效益。图a示出了铆接机，图b示出了小型压力机，图c示出了一把剪刀。计算所需的所有尺寸均取自图中。(a) (b) (c)解决方案：(a)铆接机机构的运动图和应力见下图(a)。构件3的力平衡条件是：构件1的力平衡条件是：使用上述两个公式作为力的多边形见图(b)。(b)压力机的机构运动示意图和应力图见(c)。滑块5的力平衡条件是：构件2的力平衡条件如下：其中根据以上两个公式得到的力的多边形见图(d)(c)a点时刻不时拍摄其中a和b是距离a点的Fr和Fd力臂。问题4-8在图中所示的曲柄滑块机构中，假设lAB=0.1m，lBC=0.33m，n1=1500r/min(常数)，活塞及其附件的重量G2=25N，连杆质量G2=25N，JS2=0.0425kgm2，从连杆的质心S2到曲柄销B的距离LBS 2=LBC/3。尝试确定图中所示位置的活塞惯性力和连杆总惯性力。解决方法：1)选择比例尺，画出机构的运动图。(图(a)2)运动分析：以比例为速度多边形，如图(b)所示图4-1 (c)显示了以比例作为加速度的多边形3)确定惯性力活塞3:反方向。连杆2:相反方向。(顺时针)总惯性力：(图(A)问题4-10图A所示的导轨副是由滑架1和导轨2组成的复合移动副，滑架的移动方向垂直于纸面。图b示出了由旋转轴1和轴承2组成的复合旋转副，并且轴1绕其轴线旋转。现在已经知道，每个运动副的尺寸在图中示出，并且G是施加的总载荷，并且每个接触面之间的摩擦系数是F.分别求出导轨副的等效摩擦系数fv和旋转副的摩擦圆半径。解决方案：1)计算如图A所示的导轨副的等效摩擦系数，并将重量G分解为左G和右G，2)计算旋转副的摩擦圆半径，如图B所示反作用力，假设支架的左端和右端仅在圆周的下半部分大致均匀接触。对于其左端的等效摩擦系数，摩擦力摩擦扭矩对于其右端的等效摩擦系数，摩擦力摩擦扭矩摩擦圆半径问题4-11是一个圆锥形径向推力轴承。已知其几何尺寸如图所示，假设轴1承受总垂直载荷g，轴承中的滑动摩擦系数为f。尝试找出轴1上的摩擦扭矩Mf(分别用新轴端和运行轴端进行分析)。解决方法：这是凹槽表面的接触，凹槽表面的半角是。等效摩擦系数代入普通轴端轴承的摩擦力矩公式，得到如果是新的轴端轴承，则如果是运行轴端轴承，那么问题4-13表示为曲柄滑块机构的三个位置，f是作用在活塞上的力，画在旋转副a和b上的虚线小圆是摩擦圆。尝试确定在三个位置作用在连杆AB上的力的真实方向(忽略每个构件的重量和惯性力)解决方案：图a和b中的连杆处于压力下，图c中的连杆处于张力下。下图显示了相对角速度和副反作用力的方向问题4-14显示为带有摆动推杆的盘形凸轮机构。凸轮1逆时针旋转，F是作用在推杆2上的外部载荷。尝试确定每个运动副中总反作用力(FR31、FR12和FR32)的方向(不考虑重量和惯性)解决方案： 1)选择比例绘制机构的运动图。2)运动分析：按比例绘制速度多边形和加速度多边形，如图(a)和(b)所示3)确定构件3上的惯性力4)动态静态分析：如图(c)所示，部件组2和3被视为分离体，并且由以下部件组成如图(d)所示的力多边形必须如图e所示，构件1被视为单独的主体，并且存在顺时针方向。问题4-22在图A所示的双缸V型发动机中，每个部件的尺寸如图所示(该图的刻度为1=0.005M/mm)，力如下：F3=200N牛顿，F5=300N牛顿，fI2=50牛顿，fi4=80牛顿，方向如图所示；众所周知，曲柄以相等的角速度1旋转。用图解法找出曲柄1在图示位置需要加的平衡偶极矩Mb。解：是利用虚位移原理求解的，即当机构处于平衡状态时，作用于其上的