西北工业大学研究生入学考试机械原理题库2

3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lAB=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=0.0425kg·m2，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,mmml005.0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)244.23smcpaaC2222100smspaaS22215150sBCcnlalaBCtBC3)确定惯性力活塞3：)(37673333NagGamFCSI方向与cp相反。连杆2：)(5357222232NagGamFSSI方向与2sp相反。)(8.218222mNJMSI（顺时针）总惯性力：)(535722NFFII)(04.0222mFMlIIh(图4-1(a))0.04S2A(a)n1FI2B12′C4图4-13c(c)(b)pn′b′b′s2c′p题4-2机械效益Δ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Δ=drdrFFMM//。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。4（a）(b)(c)解：(a)作铆钉机的机构运动简图及受力图见4-2（a）由构件3的力平衡条件有：02343RRrFFF由构件1的力平衡条件有：04121dRRFFF按上面两式作力的多边形见图4-2（b）得cotdrFF（b）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：04565RRFFG由构件2的力平衡条件有：0123242RRRFFF其中5442RRFF按上面两式作力的多边形见图4-2（d）得tFGFR42FR12θAθFR212(d)FR45图4-2FR23(a)Fr(b)FdFR23FR4343BθFrFR41FR215E(c)G4F656FR45FR42FR16FR12FrFtFR411AFR43Fd3FR32CFR36D2G1BFtF65FR32(c)对A点取矩时有bFaFdrab5其中a、b为Fr、Fd两力距离A点的力臂。tFG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；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fv和转动副的摩擦圆半径ρ。解：1）求图a所示导轨副的当量摩擦系数Vf，把重量G分解为G左，G右GlllG212左，GlllG211右，GllllfFFGfffv2112sin右左2112sinllllffv2）求图b所示转动副的摩擦圆半径支反力GlllFR212左，GlllFR211右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数ffV22左，摩擦力左右左GfFvf摩擦力矩45cosreFMvf左左对于右端其当量摩擦系数2ffV右，摩擦力右右右GfFvf摩擦力矩rFMvf右右摩擦圆半径GMMff右左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）。6解：此处为槽面接触，槽面半角为。当量摩擦系数sinffv代入平轴端轴承的摩擦力矩公式得若为新轴端轴承，则22333rRrRGfMvf若为跑合轴端轴承，则2rRGfMvf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上的作用力的真实方向（各构件的重量及惯性力略去不计）解：图a和图b连杆为受压，图c连杆为受拉.，各相对角速度和运动副总反力方向如下图(a)O1B423Aω1ω21ω23FR12FR32FR12ωO1A(b)ω21234ω23BFR32MMPPFR12Mω1O1A(c)ω21234ω23BPFR32图4-5