其中:??
hm,
tan??2?rm0?m根据动能定理积分式,有:T2?T1?
?W1?2
11m0r2?2?mva2?W1?2?mgnh22
2其中:va?(ve?vrcos?)2?(vrsin?)2,将其代入动能定理的积分式,可得:
T1?0,T2?
m0r2?2?m[(r??vrcos?)2?(vrsin?)2]?2mghn
将??
则: ???vrcos?r代入上式,可求得:vr?2ghn 21??cos??cos?r2ghn 21??cos?
2由va?(ve?vrcos?)2?(vrsin?)2
可求得:va?vr[1??(2??)cos2?]
2-20 取链条为研究对象,设链条单位长度的质量为? 应用动量矩定理,链条对O轴的动量矩为: 外力对O轴的矩为:
12?LO???r3?
2?gds ?r?r?0MO???gr??2?grcos?ds?grcos?rd?
???gr????? ?
0???gr2??gr2sin???M?LOO?????gr2??gr2sin????r3????因为:r?
?r?g
dvdvd??dv?vdv,所以上式可表示成: ???dtd?dtd?rd?????g?gsin??r?vdv??g?gsin?rd? ?vdv?rg(??sin?)d?
11积分上式可得:?v2?rg(?2?cos?)?c
22?由初始条件确定积分常数c?gr,最后得:v?[gr(2?2cos???2)/?]
123-3 取套筒B为动点,OA杆为动系
根据点的复合运动速度合成定理
可得:vacos300?ve??l,
va?ve?vr
vA
vB?vBC
研究AD杆,应用速度投影定理有:
23
?va??l3va
ve
vr
vD
vDr
vA?vDcos300,vD?
再取套筒D为动点,BC杆为动系,根据点的复合运动速度合成定理
43
?l3vD?vBC?vDr
将上式在x轴上投影有:?vD??vBC?vDr,vDr??vD?vBC??
3-4 AB构件(灰色物体)作平面运动,已知A点的速度
AB的速度瞬心位于C,应用速度瞬心法有:
23
?l3vA??0O1A?450cm/s
?AB?
vA3?rad/sAC2
vA vB??ABBC,
设OB杆的角速度为?,则有
设P点是AB构件上与齿轮I的接触点,
该点的速度:
v15??B?rad/sOB4
?I ?AB C vB vP
vP??ABCP
齿轮I的角速度为:?I?
vP?6rad/s r13-6 AB杆作平面运动,取A为基点 根据基点法公式有:
v
B?vA?vBA
将上式在AB连线上投影,可得 vB?0,?O1B?0因此,
?vAAB?
AB?14?0 因为B点作圆周运动,此时速度为零,
因此只有切向加速度(方向如图)。
根据加速度基点法公式
aatn
B?A?aBA?aBA
将上式在AB连线上投影,可得
?anBcos600?aA?aBA,a?2.5?2B?0r?aB32O1B?OB??2?0(瞬时针)
13-7 齿轮II作平面运动,取A为基点有
aB?aA?at?anBABA
a?atan
1?aBA?BA
将上式在x 投影有:
?acos??aan
1?BA
由此求得:
an?BAa1?acos?II?2r?22r2
再将基点法公式在y轴上投影有: asin??atBA??II2r2,
由此求得
?II?asin?2r2
再研究齿轮II上的圆心,取A为基点
vBA
vB
vA
atBA
anaBA
B
aA
atOa2AnO2A y
at x nO2
aO2
将上式在y轴上投影有
tntnaO?a?a?a?aOAOAO2222A
ttaO?a?r2?II?O22Aasin?2,
由此解得:
?OO?12taO2
由此解得:
naO?2r1?r2?asin?2(r1?r2)
nn?a?a?aO1O22A 再将基点法公式在x轴上投影有:
naO又因为2acos??a12, 2?(r1?r2)?O1O2
acos??a12(r1?r2)
由此可得:
?OO??12
3-9 卷筒作平面运动,C为速度瞬心,其上D点的速度为v,卷筒的角速度为:
??角加速度为:
vv?DCR?r
?va?R?rR?r
?????卷筒O点的速度为:
vO??R?O点作直线运动,其加速度为:
vRR?r ?RvaR?R?rR?r
B ?O?aO?v
研究卷筒,取O为基点,求B点的加速度。
将其分别在x,y轴上投影
taBx?aO?aBO22aB?aBx?aBytnaB?aO?aBO?aB0
naBO aOO taBO ?
naBy??aBO R224?4a(R?r)?v(R?r)2
an CO aC tCO 同理,取O为基点,求C点的加速度。
atnC?aO?aCO?aC0
将其分别在x,y轴上投影
atnCx?aO?aCO?0aCy?aCO
aC?aCy?Rv2(R?r)2
3-10 图示瞬时,AB杆瞬时平移,因此有:
v
B?vA??OA?2m/s
AB杆的角速度:?AB?0
圆盘作平面运动,速度瞬心在P点,圆盘的 的角速度为:
?vBB?
r?4m/s
圆盘上C点的速度为:vC??BPC?22m/s
AB杆上的A、B两点均作圆周运动,取A为基点
根据基点法公式有 a?atant BB?B?aA?aBA
将上式在x轴上投影可得:
?atB?0 因此:
2a?anB?vBB?8m/s2r由于任意瞬时,圆盘的角速度均为:
?vBB?r将其对时间求导有:
??v?tBaBB?r?r,
由于atB?0,所以圆盘的角加速度?B???B?0。 圆盘作平面运动,取B为基点,根据基点法公式有: a?atnnCB?aCB?aCB?aB?aCB
?Bv vCvB A
v
B P
?B
atB anB
aatABA
aB B n aC BC