西北工业大学研究生入学考试机械原理题库2.doc

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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,绘制机构运动简图。

（图4-1（a））

2）运动分析：

以比例尺作速度多边形，如图4-1（b）

以比例尺作加速度多边形如图4-1（c）

3）确定惯性力

活塞3：

方向与相反。

连杆2：

方向与相反。

（顺时针）

总惯性力：

（图4-1（a））

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=。

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。

（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：

由构件1的力平衡条件有：

按上面两式作力的多边形见图4-2（b）得

（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：

由构件2的力平衡条件有：

其中

按上面两式作力的多边形见图4-2（d）得

（c）对A点取矩时有

其中a、b为Fr、Fd两力距离A点的力臂。

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，把重量G分解为G左，G右

，，

2）求图b所示转动副的摩擦圆半径

支反力，

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，摩擦力

摩擦力矩

对于右端其当量摩擦系数，摩擦力

摩擦力矩

摩擦圆半径

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。

当量摩擦系数代入平轴端轴承的摩擦力矩公式得

若为新轴端轴承，则

若为跑合轴端轴承，则

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

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