运动学(2)

2020-05-05 14:04

解 曲柄OA作定轴转动,连杆AB和滚子均作平面运动,滚子中心B作直线运动。

??由于vA垂直于OA,vB沿水平线OB,作A、B两点速度的垂线,其交点P,即为 AB 杆

在图示瞬时的速度瞬心。 因为点A的速度为:

? vA?r?

所以连杆AB的角速度为: ?AB?vAr????AP3r3ωAB

vA ω 由vA的方向可知?AB的转向为顺时针,故B点的速度: vB?BP??AB23?r? 3O 60o R vB B C ωB ?且由?AB的转向知vB的方向水平向左。

由于滚子作无滑动的滚动。所以滚子与水平面接触点C即为滚子的速度瞬心。因此,滚子的角速度为:

?B?vB23?r? R3R且由vB 的方向可知,?B是逆时针转向。

2、半径为R的圆盘沿直线轨道作纯滚动,如图所示,设图示瞬时轮心的速度为v0,

加速度为a0,方向如图所示。试求该瞬时轮沿上C点的加速度。

a?c ao .??a.0v0.a?co acn a?co O..

1. 解:点A为轮子速度瞬心,由已知条件得轮子的角速度和角加速度分别为

??选轮上的O点为基点,有

vO;R??d?a0? dtR?n?naC?aC?aO?aCO?aCO 上式向水平方向与竖直方向投影得

?ac?0acn??2R

3.图示组合机构中,曲柄OA以匀角速度?转动,求图示瞬时摇杆BC的角速度和滑块D速度。

解 图示机构中,OA、BC做定轴转动,CD做平面运动.选取滑块B为动点,OA为动系,则B点的速度矢量如图所示,vB?vr?ve,式中ve??oA?23?l 33?l, 3A B ? O1 300 O C 300 D l l l 故可求得 vB?2ve?

杆BC的角速度为

?BCv?B?? O1Bve A ωBC ?vB vr O O1 300 VC 300 VD

l l C A ?D C点的速度大小为

vC?O1C??BC?23?l 3由速度投影定理得滑块D的速度为

vD?vC?23?l 3?14、如图所示,曲柄OA长0.4m,以等角速度??0.5rad?s绕O轴逆时针转向转动。由于曲柄的A端推动水平板B,而使滑杆C沿铅直方向上升。求当曲柄与水平线间的夹角??30时,滑杆C的速度和加速度。

解:系统运动分析,动点:A点;动系:滑杆BC。牵连运动为BC的平移

?

速度矢量图如图, 由va=ve+vr 解得:

?1va?OA???0.2m?s vc?ve?vacos??0.173m?s?1

加速度矢量图如图,因牵连运动为平移,故

aa=ae+ar

解得:

2?2aa?OA???0.01m?s ?2ac?ae?aasin??0.05m?s

va?vevrAaraaA?ae?5、半径为R的半圆形凸轮D沿水平匀速v0向右运动,带动从动杆AB沿铅直方向

上升,如图所示。试确定φ = 30o时,杆AB的速度和加速度。

解:运动分析: 凸轮D沿水平匀速平移;

从动杆AB沿铅直方向平动。

速度分析: 以A点为对象,相对凸轮为动点,有: ??e?r?vA vA?vA?其中,A点绝对速度vA向上;

??e A点牵连速度vA就是凸轮平移速度v0; ?r A点相对速度vA沿接触点的切线方向

?yOφAB?v0?yB?vr?ybOAφ?ve?v0?xb?x 由几何关系,可求得: vA?v0tg30??r? vAB13v0 3v02?3v0 ?3cos30y?r?baA?φOA?raA??xb?v0?x 加速度分析: 根据动点加速度表达式,有:

??e?e?e?cr?a?A?a? aA?atAA?aA?aA

?e?e?e?c,a?A,a?A,aA 均为零; 其中,由于凸轮作匀速平移, atA?r?r将相对加速度分解到凸轮的切向和法向,分别用aA?,aA?表示,A点在凸轮上沿圆周运

r动,因此有: aA?2r4v0vA?? R3R2raA82??3v于是,可求得杆AB的绝对加速度为: aA? 0?9Rcos306、图示四连杆机构中,曲柄OA以匀角速度?转动,求图示瞬时杆O1B的角速度和角加速度。已知OA=r,O1B=2r,AB=3r。(16分)

O1

O1 B naB aA B a?BA

O ? νA A O aA A

解 在图示瞬时,机构中OA、O1B杆做定轴转动 ,AB杆做瞬时平动。(3分)

vB?vA??r,方向铅垂向上,(2分)

故有?1?vB??;O1B2?AB?0(3分)

再取A点为基点,做出加速度矢量图如右上图所示(3分),

n?na??a?a?a?aBBABABA?1?

naBA?0

式(1)中,aA??2r?Ba?将式(1)往a方向投影得:aB?0,故?1=B?0(5分)

o1B?

7、一平面机构如图所示,小环M同时套在大环和直杆AB上,已知大环固定不动,直杆绕支座A等角速转动,角速度??1rad/s,大环半径R = 0.1 m,求??60?时小环相对杆AB的滑移速度和加速度。

(a)AφRωOMB 解:运动分析:以杆AB为动系。杆AB作定轴转动,小环为AB上的动点,其相对运动为沿AB杆的滑动,绝对运动围绕大环的圆周运动。 参见图b,小环的速度为

??r?e?vM? vM?vM当??60时,

evM???AM???2R??A

13 2ωφO?evM??vM?0.173m/sr可得: vM?M?rvM(b)B1e3vM??0.1m/s 3 进行加速度分析,参见图(c)。

??r?e?e?e?c?aMt?aM?a?a小环的加速度为: aM?aM?M?M

AωOφ?aM??raM(c)其中,由于动基AB杆作匀角速定轴转动,

ee?aM aMt??0

?eaM??CaMB??60?时

e2?2 aM????2Rcos30?0.173m/s 方向如图,指向A。

cr?2?vM?2?1?0.1?0.2m/s2 方向如图,垂直AB。 aM由于小环的绝对运动是沿大环作圆周运动,其法向加速度为


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