习题5-16 搅拌机如图所示,已知O1A=O2B=R,O1O2=AB,杆O1A以不变的转速n转动。试分析BAM构件上M点的轨迹、速度和加速度。
习题5-22如图所示为一偏心圆盘凸轮机构。圆盘C的半径为R,偏心距为e。设凸轮以匀角速度?绕O轴转动,求导板AB的速度和加速度。
习题5-24如图所示摩擦传动机构的主动轮I的转速为n=600r/min,它与轮Ⅱ的接触点按箭头所示的方向平移,距离d按规律d?10?0.5t变化,单位为厘米。摩擦轮的半径r?5cm。求:(1)以距离d表示的Ⅱ的角加速度;(2)当d?r时,轮Ⅱ边缘上一点的全加速度的大小。
习题6-3 汽车A以速度v1?40km/h沿直线道路向东行驶,汽车B以v2?402km/h沿另一岔道向东南方行驶,如图所示。求在B车上观察到A车的速度。 【解答】:(1)因为需要在B车上观察到A车的速度,所以选A车为动点,则动参考系建立在B车上。 (2)分析三种运动和三种速度
绝对运动:A车向正东方向的直线运动,绝对速度大小va?v1?40km/h,方向水平向右(东)。
相对运动:在B车上观察到A车的运动,相对速度vr大小和方向均未知。
牵连运动:B车沿东南方向的直线运动(直线平动),则动参考系中任何一点的速度均相同,牵连速度大小为:
?ve?v2?402km/h
(2)根据速度合成定理va?ve?vr,作速度平行四边形,如右图所示。根据图中的几何关系和已知条件,由余弦定理求得相对速度大小为:
2vr?va?ve2?2?va?ve?cos45??202?(202)2?2?20?202?cos45??20km/h???则该速度平行四边形的一半为一个等腰直角三角形,因此vr?va。 结论:在B车上观察到A车的运动速度大小为20km/h,方向指向正北方。
??习题6-5 图示两种机构中,已知
O1O2?a?20cm,?1?3rad/s。求
图示位置时O2A杆的角速度。【解答】:(1)在图(a)中选O1A杆上的A点为动点,则动参考系建立在O2A杆上。由图中几何关系知:O1A=O1O2=a 分析三种运动和三种速度
绝对运动:O1A杆作定轴转动,则A点的绝对运动为圆周运动,速度大小
为:
va?O1A??1?a??20?3?60cm/s方向垂直于O1A。
相对运动:套管沿O2A的直线运动,相对速度方向已知,大小未知。 牵连运动:O2A的定轴转动,牵连速度方向垂直于O2A,大小未知。
根据速度合成定理va?ve?vr,以va为对角线,以ve、vr为邻边,作出如图所示的速度平行四边形。由图中的几何关系,得到:
??????ve?va?cos30??33a??60?cm/s 22根据牵连速度与O2A杆的角速度关系,得:
ve?O2A??2?60?3cm/s,得: 23vve2=1.5rad/s ?2?e??O2A2acos30?32?20?260?(2)在图(b)中选O2A杆上的A点为动点,则动参考系建立在O1A杆上。由图中几何关系知:O1A=O1O2=a
分析三种运动和三种速度
绝对运动:O2A杆作定轴转动,则A点的绝对运动为圆周运动,速度大小未知,方向垂直于O2A。
相对运动:套管沿O1A的直线运动,相对速度方向已知,大小未知。
牵连运动:O1A的定轴转动,牵连速度方向垂直于O1A,牵连速度大小为:
ve?O1A??1?a??20?3?60cm/s
根据速度合成定理va?ve?vr,以va为对角线,以ve、vr为邻边,作出如图所示的速度平行四边形。由图中的几何关系,得到:
??????va?vea?3??120?cm/s
cos30?332根据牵连速度与O2A杆的角速度关系,得:
ve?O2A??2?60?3cm/s,得: 233120?v3?3=2rad/s。 ?2?a?O2A2acos30?32?20?2120?
习题6-15如图所示曲柄滑道机构中,曲柄长OA=10cm,可绕O轴转动。在某瞬时,其角速度??1rad/s,角加速度??1rad/s,?AOB?30?,求导杆上点C的加速度和滑块A在滑道上的相对加速度。 【解答】:(1)选OA杆上的销钉A点为动点,则动参考系应该建立在导杆BC上。同时在地面建立静参考系。
(2)分析三种运动和三种加速度
绝对运动:A点随同OA杆转动而作圆周运动,因为以下确定A点的绝对加速度需要A点的绝对速度,因此先确定绝对速度。绝对速度va方向垂直于OA,其大小为:
2?va?r??10?1?10cm/s
绝对切向加速度方向垂直于OA,其大小为:
2a?a?r??10?1?10cm/s
绝对法向加速度方向沿OA指向圆心O,其大小为:aa?r??10?1?10cm/s 相对运动:销钉A带动滑块A在BC杆滑道中的左右直线运动,相对加速度方向水平(假定向右),大小未知。
牵连运动:导杆BC的上下平动,牵连加速度方向沿竖直线(假定向上),大小未知。 根据上面的分析画出各加速度矢量,如图所示。
(3)根据牵连运动为平动时的加速度合成定理aa?aa?aa?ae?ar,将各加速度矢量向x轴投影,得到滑块A在滑道上的相对加速度大小为:
nar?a?a?cos30??aa?sin30??10?n222????n??31?10??8.66?5?5.66cm/s2 22将各加速度矢量向y轴投影,得到导杆上点C(任何一点)的加速度大小:
13nae?a??sin30??a?cos30??10??10??5?8.66?13.66cm/s2。 aa22
习题7-8如图所示四连杆机构中,OA=O1B=
求在图示位置时杆AB和杆O1B的角速度。
【解答】:此题用瞬心法较方便。
(1)OA杆和O1B杆作定轴转动,AB杆作平面运动。
1AB,曲柄以角速度?=3rad/s绕O轴转动。2根据A、B两点的速度方向,可以确定AB杆的瞬时速度中心为O点。 (2)求AB杆的角速度
vA?OA???OA??AB,得:
?AB???3rad/s。题目不要求计算A点速度,可以不求解。
(3)求杆O1B的角速度
根据vB?O1B??O1B?OB??AB,得:?O1B?
OB??AB3?OA??3?33?5.2rad/s。
O1BOA习题7-10
习题7-16 在图中,两个轮子沿水平面只滚不滑,它们彼此用杆AB相连。P点的速度为v?12m/s,方向向右。求AB的角速度。 【解答】:两个轮子和AB杆均作平面运动,两个轮子的瞬时速度中心为它们各自与地面的接触点。
据此确定A、B两点的速度方向,可知AB杆作瞬时平动,其角速度?AB?0
习题8-1质量m=6kg的小球,放在倾角?=30?的光滑面上,并用平行于斜面的软绳将小
1g的加速度向左3?运动,求绳之张力FT及斜面的约束力FN,欲使绳
球固定在图示位置。如斜面以a?之张力为零,斜面的加速度a应该多大? 【解答】:(1)画出小球的受力图
当绳子的张力不等于零时,小球与斜面之间无相对运动,则此时小球与斜面具有相同的绝对加速?度a。
(2)建立如图所示的直角坐标系,则小球的加速度分量为:ax??a,ay?0 写出小球(质点)直角坐标形式的动力学基本方程:
??max??Fx,将加速度分量和力的投影代入,得: ???may??Fy