第7章 刚体的平面运动(5)

2019-04-14 11:02

由题意可知,

nττ aacos??aasin??aC?aeva2τ?0.029m/s2,aeaC?2?Avr?0.0435m/s,a??0.3?A?0.045m/s2,解0.46τ出aa?0.036m/s2。由,

2naaaτ?B?

0.46所以此刻杆B的角加速度为?B=0.0771 rad/s2。

7-22 题7-22图所示杆BC以90转/分的转速逆钟向匀速旋转。试求系统位于图示位置时,套筒A的加速度。

??(a) (b) (c)

题7-22图

解:由题可知:?C?nπ93?3π,vB?380?C;sin??,cos??。 30164(1)求速度。运动机构分析表明,AB作平面运动。由vA的方向,vB的方向确定出刚体AB的速度瞬心I,如图(b)所示。有

vB?BI??AB

所以得,?AB?19π,vA?AI??AB?1520π。 3(2)求加速度。

研究AB杆。由基点法,选择B为基点,则A点的加速度关系如图(c)所示。有

aA?aB?aAB

沿AB杆方向投影

nτnnaAcos??aAsin??aAB?aBsin?

161

由题意可知anAB?AB??2AB2vA?5.776π2。?12.8π,a?CB???3.42π,a?0.42nB2C2nAτ解出aA。 ?11.7π2。所以套筒A的加速度为aA=128.35(m/s2)

7-23 在题7-23图所示示位置,物块D具有向左的速度16 cm/s和向右的加速度30 cm/s2。试求:在此位置,物块A的速度和加速度。

(a)

(c)

解:由题可知:AC?102cm; sin??

(d)

题7-23图

?450 (b)

432,cos??;sin??,55102cos??14;vD?16cm/s,aD?30cm/s2。 102(1)求速度。运动机构分析表明,杆CD及ABC均作平面运动。 研究杆CD。由速度投影定理,

vD?vCcos45

得到vC?22.63cm/s。

研究ABC部分。由vA的方向,vB的方向确定出刚体ABC的速度瞬心I,如图(b)所示。有,

162

vC?CI??ABC,vA?AI??ABC,?CDvCsin450?

CD得到?ABC?1.14rad/s,?CD?2rad/s,vA?13.71cm/s。

(2)求加速度。

研究CD杆。由基点法,选择D为基点,则C点的加速度关系如图(c)所示。有

nτ aC?aD?aCD?aCD研究ABC部分。由基点法,选择B为基点,则A点的加速度关系如图(c)所示。有

nτ aA?aB?aAB?aAB沿水平方向投影

nτaA?aABsin??aABcos? (1)

再选择C为基点,则A点的加速度关系如图(d)所示。有

nτ aA?aC?aAC?aACnτ其中aC?aD?aCD。 ?aCD沿水平方向投影

nnτaA?aCD?aD?aACcos??aACsin? (2)

n2n2由题意可知,aCD?CD??CD?32cm/s2, aAC?AC??ABC?18.376cm/s2,n2ττaAB?AB??ABC?26cm/s2,aAC?AB??ABC?20?ABC。 ?AC??ABC?102?ABC,aAB由式(1)与式(2)联立解出?ABC??0.04rad/s2。由式(1)解出aA=20.4 cm/s2。 7-24 在题7-25图所示位置时,BC具有逆钟向的角速度2 rad/s,及顺钟向的角加速度4 rad/s2,求物块C的加速度。

(a) (b)

题7-24图

τ

aCB

?? 163

解:由题可知: sin??34815,cos??;sin??,cos??。 551717(1)求速度。运动机构分析表明,杆BC作平面运动。由vC的方向,vB的方向确定出刚体BC的速度瞬心O,如图(b)所示。有,

vB?BO??BC?0.36m/s,vC?R??BC?0.68m/s

(2)求加速度。

研究BC杆。由基点法,选择B为基点,则C点的加速度关系如图(b)所示。有

nτnτnτ aC?aC?aB?aB?aCB?aCB沿铅直方向投影

nτnnτaCcos??aCsin???aB?aCBsin??aCBcos?

n2τ由题意可知,aCB?BC??BC?0.8m/s2,aCB?BC??BC?0.8m/s2,2vBn2τa??0.54m/s2,aC?R??BC?1.36m/s2,解出aC?4.04m/s2。

ABnB由式aC?n2τ2(aC)?(aC),解出aC=4.26 m/s2。

7-25 在题7-25图所示位置,物块C具有向右的速度500 mm/s和向左的加速度750 mm/s2。若轮子只滚不滑,求轮子的角加速度。

(a) (b) (c)

题7-25图

解:由题可知: sin??34,cos??。 55(1)求速度。运动机构分析表明,杆BC及轮O均作平面运动。由vC的方向,vA的方向确定出轮O的速度瞬心I,杆BC作瞬时平动。各点速度如图(b)所示。有, vA?vC?500mm/s,?AC?0;

?A?(2)求加速度。

164

vA?2rad/s,vO?r?O?250mm/s。 250研究CA杆。由基点法,选择C为基点,则A点的加速度关系如图(c)所示。有

τ aA?aC?aAC研究轮O。由基点法,选择A为基点,则O点的加速度关系如图(c)所示。有

nττnτ aO?aO?aC?aAC?aOA?aOA沿杆BC方向投影

nτnτaOsin??aOcos??aCcos??aOAsin??aOAcos?

2vOττ?250mm/s2,aO由题意可知,a??r??O?125?O,aOA?r??O?125?O,BOn2aOA?r??O?500mm/s2,解出?O?3.75rad/s2。

nO7-26 题7-26图所示机构中,OA杆以匀角速度?=2 rad/s绕O轴转动,OA=r=10 cm,AB=l=20 cm,滑块B、E沿水平滑槽移动,滑块E上凸起的小圆销钉可在CD杆上的槽内滑动,带动CD杆绕C轴摆动,轴C至水平滑槽轴线的距离h=10 cm,在图示瞬时,OA杆铅直,?=30?,? = 60?。求此瞬时的?CD、aB。

(a) (b)

题7-26图

C

vA

A

B vB

ve vE

vr

E h 165

D

?

O

?

?

解:(1)求速度。AB作平面运动,由A、B两点速度分析可知,刚体AB瞬时平移, 又

vB=vA=OA??

vE=vB, vE=OA ? ?=0.1×2=0.2 m/s

对E块速度分析,以CD为动坐标系,E点为动点,则速度图如图(b) 在y轴上投影得

ve=vEsin?

ve??C?|CE|

vEsin??rsin???|CE|h/sin?2?0.1?0.134?1.5 rad/s

a?BA naBA

aB B aA

所以 ?C?(2)加速度分析。

以A为基点求B点加速度,加速度图(c)

在AB方向投影,

由anBAn?aBcos??aBA?aAsin?

aB?aA?aBA

(c)

题7-26图

naAsin?32?r??0.231m/s2。 ?0,解出?CD=1.5 rad/s;aB?cos?3166


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