机械原理典型例题(力分析)

机械原理典型例题（第四章）——平面机构力分析2012.12例1：如图按1：1的比例绘制的四杆机构运动简图，构件1为原动件，在驱动力矩Md的作用下沿ω1方向转动，构件3受到阻力Q的作用，图中点划线小圆为摩擦圆（半径如所示）。若不计各构件的重力和惯性力。试在图上标出：44123ABDω1MdQ⑴构件2上各转动副总反力的作用线位置和方向；⑵构件3上各转动副总反力的作用线位置和方向；⑶构件1上各转动副总反力的作用线位置和方向；4123ABCDω21Qω23R32R12ω14MdR23ω34R43R21R41例2：所示为偏心圆凸轮杠杆机构的运动简图（绘图比例μl），A、C处的实心圆为转动副A、C的摩擦圆，偏心轮1与杠杆2接触点B处的摩擦角φ＝15°。若不计各构件的惯性力和重力，试用图解法求在图示位置时，为提升重物Ｑ所应加于凸轮1上的平衡力矩M1的大小和方向，为此请回答下列2个问题：⑴、在图上画出构件2所受各力的作用点和方向，并画出力多边形（重力Ｑ的大小和比例尺可任选）；⑵、在图上画出构件1所受各力的作用点和方向，并说明平衡力矩M1的方向。ω23R12QR32R21R31M1QR32R12φω13例3：图为平底凸轮推杆1，它在力P的作用下，沿导轨2向上运动，设1、2两者的摩擦系数为f。试求为了避免自锁导轨长度l2应满足什么条件？NaNbN21NlPl2NtgPNaFfa推杆1不自锁，即满足：∑Fx=0∑Mb=0∑Fy:F阻力PψNbFfbψ21122lltglfL21PL12fafbFFPab例4：如图所示一楔形滑块沿倾斜V形导路滑动。已知：α=20o，θ=60o，f=0.11，W=800N。试求：滑块等速上行时，所需力F多大？分析该斜面机构反行程能否自锁？反行程时：当阻抗力F’≤0时，该机构自锁，有Wsin(α-φv)≤0，即(α-φv)≤0，α≤φv而由题可知，α=20o，φv=7.25o因为αφv，故该斜面机构反行程时不能自锁。25.7127.0arctanarctan127.060sin11.0sinvvvfffNWFWFvvvv25.369cos)sin()90sin()sin(vvWFcos)sin('ψvVF+W+R21=0例5：破碎机原理简图如图所示.设要破碎的料块为圆柱形,其重量忽略不计,料块和鄂板之间的摩擦系数是f，求料块被夹紧又不会向上滑脱时鄂板夹角α应多大?不考虑料块的重量时，料块的受力方程为：联立两个方程得：料块被夹紧又不会向上滑脱时鄂板夹角α应为:12cos(-)cosXRR：12sin(-)sinYRR：farctantan)-tan(-2αωVψR1VψR2α例6：图示偏心盘杠杆机构。偏心盘直径d=50mm，偏心距e=15mm，偏心盘与杠杆接触点B处的摩擦角ψ=30°，AC处的摩擦圆半径ρ=5mm（D处摩擦不计），BC=45mm，CD=15mm，AO和BD均处在水平位置。重力w=100N。试求图示位置时，需加在偏心盘上的平衡力矩M。AOMBCDWed123ωV12R21ψR31R12R32WR12R32hR12=57.9N213112==sin30cos3030.557.930.517671.767RRMMRhhremmMNmmNm与形成力偶矩与平衡，即：例7：图示缓冲器中，若已知各楔形块接触面间的摩擦系数f及弹簧的压力FQ，试求当楔形块2、3被等速推开及等速恢复原位时力F的大小、该机构的机械效率以及此缓冲器正反行程均不自锁的条件。P1432αQQ12420QRRPR21R31V13R31R21正行程（推开时）：构件1：21310PRRQR12R42909022V24R42R12V122121sin(18022)sin()2cos()RPPR1212sin(22)sin(90)12sin()RQQR12cos()2sin()/tan()PQPQ00/tan/tantan()0/tan()tan0PQPQPQ理想驱动力：不自锁条件：构件2：2112RRα例7：图示缓冲器中，若已知各楔形块接触面间的摩擦系数f及弹簧的压力FQ，试求当楔形块2、3被等速推开及等速恢复原位时力F的大小、该机构的机械效率以及此缓冲器正反行程均不自锁的条件。P1432αQQPR21R31QR12R42909022V13R31R21正行程（推开）：V24R42R12V12/tan()PQ00/tan/tantan()0/tan()tan0PQPQPQ理想驱动力：不自锁条件：00/tantan'0tan()90PQPP理想阻力：不自锁条件：90所以，正反行程均不发生自锁的条件是：/tan()PQ反行程（推进）：α基本概念题1.选择题（单选）：(1)运动链的动态静定条件是指在对进行力分析时，独立平衡方程式的数目______所有未知量的数目。A.等于B.大于C.小于(2)对于发生自锁的机器，其正、反行程的效率________。A.均大于零B.均小于等于零C.正行程大于零、反行程小于等于零(3)对于由A、B两构件组成的移动副，在考虑摩擦情况下，B对A的总反力方向与A相对于B的运动方向成________夹角。A.90。+φB.90。-φC.90。(4)摩擦圆的大小与________有关。A.外载荷B.摩擦系数C.摩擦系数和轴颈尺寸(5)对于作变速稳定运动的机器，一个运动循环内重力作功_______等于零。A.一定B.不一定C.一定不ABACA(6)三角螺纹的摩擦_______大于矩形螺纹的摩擦。A.一定.B.不一定(7)楔形滑块的摩擦______大于平滑块的摩擦。A.一定B.不一定(8)对于作匀速稳定运动的机器，其瞬时效率一定____循环效率。A.等于B.小于C.大于(9)对于作变速稳定运动的机器，其瞬时效率______循环效率。A.一定等于B.一定小于C.一定大于D.不一定等于AAAD2.判断题：(1)机构发生自锁的原因是因为驱动力太小。(2)机器发生自锁的原因是由于其正反行程的效率均不大于零。(3)楔形滑块的摩擦总大于平滑块的摩擦。(4)三角螺纹的摩擦小于矩形螺纹的摩擦。(5)对于匀速稳定运动的机器，其瞬时效率等于循环效率。XX√√√习题评讲4-13:图示曲柄滑块机构的四个不同位置，F为作用在活塞上的力。若不计各构件的重力和惯性力，试确定在此四个位置时，连杆AB运动副总反力的真实方向。BAωMFO231BAωMFO231BωMFO231ω23ω21R12R32ω21ω23R32R12BAωMFO231R32R12ω23ω21R12R32ω21ω23