第7章 刚体的平面运动(2)

2019-04-14 11:02

vB?vA?R??2m/s,?B?vB?2??4rad/s r

vC?PC??B?22r??2.828 m/s

取A点为基点,对B点作加速度分析如图(b),有

n a?B?aB?aA?na?BA?aBA

2vB2大小 ? R?2 ? ?BAR?0

r方向 皆如图所示

向AB轴投影得a?B?0,故B点加速度为

aB?naB2vB??8 m/s r最后取B为基点,作C点的加速度分析如图(c),即

n? aC?aB?aCB?aCBnaBa?大小 ? aBr?Br?0

r方向 皆如图所示

2?BAr222aC?aB?aCB?11.31 m/s

故C点加速度

例7-6 已知 OA = r,AB = 23r,轧道半径O1B =2r,OA杆的角速度和角加速度为

?O和?O;求图示瞬时滑块B的加速度。

(a) (b)

图7-6

解 作AB杆的运动分析如图,由速度投影定理,得

146

vBcos60??vAvB?2vA?2r?O

故B点的法向加速度

naB2vB2??2r?O O1B点C是AB杆的速度瞬心,故AB杆的角速度为?AB?由

n a?B?aB?vA?O ?CA2n aBAa?A?naA?a?BA?222大小 ? 2r?O r?O r?O ? AB??AB?32?Or 2方向 皆如图所示

1?3nnaB?aB?a?A?aBA 222a?B?r(2?O?3?O)

向BA轴投影,得

解出B点的切向加速度为

例7-7 已知 OA = 0.05m,? = 10 rad/s;O1D = 0.07m;求图示瞬时,摇杆O1D 的角速度?1和角加速度?1。

(a) (b) (c)

图7-7

解 AD杆瞬时平动,vD = vA = ? ? OA,?AD = 0。选AD杆的D点为动点,摇杆O1D为动系,各速度如图(b)所示,由

va = ve + vr, va = vD

解出vr = va cos60? = 0.5 m/s,ve = va sin60? = 0.433 m/s,

?1?ve?6.186 rad/s O1D为求?1须分析D点的加速度,为此先求出AD杆的角加速度。以A为基点,B点加速

147

度为

解出

aB

=

aA + a?BA + n aBA大小 ? 方向

2 ?2?OA AB??AD? AB?AD?0

皆如图(c)所示

aBA??23aA,?ADa??2BA?? AB3以A为基点,D点加速度分析如图(c),有

naD?aA?a?DA?aDA

(A)

式中有3个未知量,故再选D为动点,O1D杆为动系,有

由式(A)、(B),得

aA

+

n?a?DA + aDA = aenaD?a?e?ae?ar?aC

(B)

?nae?ar?aC

大小 OA??2 AD ??AD

0

2? O1D??1 ? 2?1vr

方向 皆如图(c)所示

上式向? 轴投影,解出

a3?ae?aC?A?aDA,22?a??1?e?78.17 rad/s2

O1D例7-8 已知AB杆速度v = 常量,OD = BD,图示位置? = 60?,? = 30?;求图示瞬时滑块E的速度vE和加速度aE。

(a) (b) (c)

图7-8

解 速度分析如图(b),选套筒B为动点,OC杆为动系,由

148

vB = ve + vr

解出

ve?3311vB?v,vr?vB?v 2222

?O?ve3v?,OB4bvD?ve3?v 24DE杆作平面运动,由 解出

vE?23vB = vD + vED vD?1v,2vED?1v 4加速度分析如图(c),动点动系选择如前述,由

aB?a?en?ae?ar?aC

? 大小 0 ? OB??e ? 2?evr

方向 皆如图(c)所示

向a?e方向投影,得 解出

?0?a?e?aC

a?3v233v2eae??,?O???

4bOB8b2对OE杆,以D为基点,有

n?aE?a?D?aD?aED?n aED 大小

方向

2vED1?1n? aeae ?

ED22皆如图(c)所示

向DE轴向投影,解得

7v2aE??

83b7.5 习题解答

本章中7-1;7-2;7-3;7-4;7-5题解答略。

7-6 如题7-6图所示,椭圆规尺AB由曲柄OC带动,曲柄以角速度?O绕O轴匀速转动。如OC?BC?AC?r,并取C为基点,求椭圆规尺AB的平面运动方程。

149

(a) (b)

题7-6图

解:椭圆规尺AB作平面运动,选其上C点为基点,写出在坐标系Oxy下的坐标,

xC?rcos?即为C点的运动方程。

由几何关系及运动关系可知

yC?rsin?

???Ot

所以椭圆规尺AB的平面运动方程为

xC =r cos?Ot,yC =r sin?Ot,? = –?Ot。

7-7 如题7-7图所示,半径为r的齿轮由曲柄OA带动,沿半径为R的固定齿轮滚动。如曲柄OA以匀角加速度? 绕O轴转动,且当运动开始时,角速度?O=0,转角?=0,求动齿轮以中心A为基点的平面运动方程。

(a) (b)

题7-7图

解:OA作定轴转动,由条件得

150


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