西北工业大学研究生入学考试机械原理题库2

1、第四章 平面机构的力分析题 4-1 在图示的曲柄滑块机构中，设已知l AB =0.1m ， lBC=0.33m ， n1=1500r/min (为常数) ，活塞及其附件的重量 G3=21N ，连杆质量 G2=25N，JS2=0.0425kgm2，连杆质心 S2至曲柄销 B 的距离 lBS2=lBC/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) 选定比例尺 , l 0.005 m mm 绘制机构运动简图。 (图 4-1(a) )2)运动分析：以比例尺v作速度多边形，如图 4-1 (b)以比例尺 a 作加速度多边形如图 4-1 (c)aCa p c 23.44ms2aS2a p

2、s2 2100ms2taC2Bl BCancl BC5150 1s23) 确定惯性力 活塞 3： FI3m3aS33767(N)方向与 pc 相反。连杆 2：FI32m2aS25357(N)方向与 ps2 相反。M I 2JS2 2 218.8(N m) (顺时针)总惯性力： FI2 FI 2 5357( N )l h20.0 4(m) (图 4-1(a) )FI2B1An10.2.04S2s2(a)图4-1n bc pb(b) (c)题 4-2 机械效益 是衡量机构力放大程度的一个重要指标，其定义为在不考虑摩擦的条件下机构的输出力(力矩)与输入力(力矩)之比值，即= Mr /M dFr /F

3、d。试求图示各机构在图示位置时的机械效益。图a所示为一铆钉机， 图 b为一小型压力机，图 c为一剪刀。计算所需各尺寸从图中量取。(b)（a）解： （a）作铆钉机的机构运动简图及受力由构件 3 的力平衡条件有：Fr F R43 F R23由构件 1 的力平衡条件有：F R21 F R41 F d按上面两式作力的多边形见图4-2（ b）得Fr Fd cotb）作压力机的机构运动简图及受力图见4-2（ c）由滑块 5 的力平衡条件有：G F R65 F R45 0由构件 2 的力平衡条件有：F R42 F R32 F R12 0其中FR42 FR54按上面两式作力的多边形见图4-2（ d）得FR36

4、DF65FR41FrFdFR43FR21FR32C2FR12FR41F65FR424FR45BA1FR16FR32FR42FR45FtFr（c） 对 A 点取矩时有FrFR23FR23Fd(b)图4-2a Fd bG(c)FR12(d)其中 a、b 为 Fr、Fd 两力距离 A 点的力臂。 G Ft题 4-3 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；f。试分别求导轨副的当图 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量摩擦系数f v

5、和转动副的摩擦圆半径解：1）求图a 所示导轨副的当量摩擦系数 fV ，把重量 G 分解为G 左， G 右G左l1l2l2G，G右l1 1l2 G ，fvGF f左F f右f l2lf sin l1 Gl1 l2in l1l1 l22）求图b所示转动副的摩擦圆半径FR右l1力FR 左l1l2l2Gl1 l2 G假设支撑的左右两端均只在下半周上近 似均匀接触。对于左端其当量摩擦系V左f ，摩擦力 F f 左v右 G 左，摩擦力 Ff右对于右端其当量摩擦系数 fV右摩擦力矩 M f左 Fv左 e r cos45v右 G 右摩擦力矩 M f右 Fv右 r摩擦圆半径M f左 M f右 G题 4-4 图示为一锥面径向推力轴承。已知其几何尺寸如图所示，设轴 1 上受铅直总载荷 G ， 轴承中的滑动摩擦系数为 f。试求轴 1 上所受的摩擦力矩 Mf（分别一新轴端和跑合轴端来加 以分析）。解： 此处为槽面接触，槽面半角为 。当量摩擦系数fv代入平轴端轴承的摩擦力矩公式得33若为新轴端轴承，则 M f 3fvG R2 r2 R2 r 2若为跑合轴端轴承，则 M f fvG R r2题 4-5 图示为一曲柄滑块机构的三个位置， F 为作用在活塞上的力，转动副 A 及 B 上所画的 虚线小圆为摩擦圆， 试决定在三个位置时，作用在连杆 AB 上