平面机构的力分析

第四章平面机构的力分析

4-1 选择或填空题

（1）如果作用在径向轴颈上的外力加大，那么轴颈上摩擦圆。

A．变大；B．变小；C．不变；D．不确定。

（2）两运动副的材料一定时，当量摩擦系数取决于。

A．运动副元素的几何形状；B．运动副元素间的相对运动速度大小；

C．运动副元素间作用力的大小；D．运动副元素间温差的大小。

（3）机械中采用环形支承的原因是。

A．加工方便；B．避免轴端中心压强过大；C．便于跑合轴端面；D．提高承载能力。（4）移动副中总反力与其相对运动方向的夹角是____。

A．锐角；B．钝角；C．直角；D．不确定。

（5）风机发动机的叶轮受到空气的作用力，此力在机械中属于____。

A．驱动力；B．工作阻力；C．有害阻力；D．摩擦力。

（6）轴径1与轴承2组成转动副，设初始状态时轴径相对轴承静止，轴径受单外力Q作用，当外力Q的作用线与摩擦圆相交时，轴承对轴径的总反力R12的作用线与摩擦圆____；当外力Q的作用线与摩擦圆相切时，轴承对轴径的总反力R12的作用线与摩擦圆____；当外力Q的作用线与摩擦圆相离时，轴承对轴径的总反力R12的作用线与摩擦圆____。

A．相切；B．相交；C．相离；D．不确定。

（7）在外载荷和接触表面状况相同的条件下，三角螺纹的摩擦力要比矩形螺纹的大，是因为____。

A．当量摩擦角大；B．当量摩擦角小；C．摩擦系数大；D．不确定。

4-2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f v和转动副的摩擦圆半径ρ。

解：

a)

2θ

b)

想一想：①采用当量摩擦系数f v及当量摩擦角ϕv的意义何在？

②当量摩擦系数f v与实际摩擦系数f不同，是因为两物体接触面几何形状的改变，从而引起摩擦系数改变的结果对

吗？

4-3 在图示的曲柄滑块机构中，设已知l AB=0.1m，l BC=0.33m，n1=1500r/min（常数），活塞及其附件的重量G3=21N，连杆重量G2=25N，J S2=0.0425kg·m2，连杆质心S2至曲柄销B的距离重量l BS2=l BC/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）选取比例尺（μl=0.005m/mm）做机构运动简图

（2）运动分析：（μv=0.5(m/s)/mm），（μa=75(m/s2)/mm）

（3）确定惯性力：

想一想：构件的惯性力的大小、方向及作用点和惯性力偶矩的大小及方向是怎样确定的？总惯性力的大小及作用线方向又如何确定？

4-4 在图示楔块机构中，已知γ=β=60º，Q=1000N，各接触面摩擦系数f=0.15。如Q为有效阻力，试求所需的驱动力F。

解：

4-5 在图示正切机构中，已知h =500mm ，l =100mm ，ω1=10rad/s （为常数），构件3的重量G 3=10N ，质心在其轴线上，生产阻力F r =100N ，其余构件的重力、惯性力及所有构件的摩擦力均略去不计。试求当ϕ1= 60°时，需加在构件1上的平衡力矩M b 。

解：

想一想：在对机构进行力分析时，分离体是如何选取的？有何特征？

4-6 图示为一曲柄滑块机构的三个位置，P 为作用在滑块上的力，转动副A 和B 上所画的虚线小圆为摩擦圆。试决定在此三个位置时作用在连杆AB 上的作用力的真实方向（构件重量及惯性力略去不计）。 解：

4-7 图示铰链四杆机构中，已知l AB =80mm ，l BC =l CD =320mm ，当ϕ1=90°时，BC 在水平位置，CD 与水平位置夹角ϕ3=45°。P 3=1000N ，作用在CD 的中点E ，α3=90°，作用在构件3上的力偶矩为M 3=20N ·m 。试求各运动副中的反力以及应加于构件1上的平衡力矩M 1。

解：

想一想：试总结机构运动分析和力分析的思路及具体分析步骤。

1

ϕ3

ϕ3

α1

ϕ