第十章 刚体平面运动 2

例10.4在平面机构中,直角三角板ABD的两直角边长为,A、B为光滑铰接,为两固定铰支座,杆以轴匀速转动,设

,图示瞬时、A、D在同一铅垂线上,求该瞬时D点的速度和杆的角速度。

解:1.分析运动

杆作定轴转动,

ABD作平面运动

2. 分析速度

ABD:

例10.5绕线轮半径为R,其凸沿半径为r,绕线之线点B沿水平方向抽出之速度为u,使轮沿水平线纯滚动。试求滚轮上1、2、3点的速度。

解: 1 分析运动

2 速度分析

问:线头与水平线夹角为多少度时,轮O向左滚动?(演示不断改变线头B与水平线夹角拉轮子滚动)

(图10.22)

例10.6平面机构如图10.23所示,已知,以匀速转动,,图示时水平,在铅直方向,均为已知,求该瞬时,杆的角速度和滑块C的速度。

解:1 分析运动

定轴转动

AB、BC杆平面运动

2.分析运动

:

AB:

BC:

三、平面图形的角加速度及图形上各点的加速度分析

1 基点法

设已知A点加速度和图形的角速度,角加速度,求任一点B的加速度平面

运动随A点平动+相对A点转动

B点加速度: (10.6)

其中,方向垂直于AB,,方向由B指向A。

式(10.6)也只能求解2个未知量。

式(10.6)也可用矢量求导的方法得到,参看图10.10,有

求一次导

求二次导

其中

例10.7靠在直角墙上的杆AB长为,由铅垂位置在铅垂面内滑下,如图所示。当时,方向如图所示。求该瞬时B点的加速度及AB杆的角加速度。

解:1. 运动分析

2. 分析速度

AB作平面运动,

由瞬心法求得

3.分析加速度

(方向如图25)

其中

问:若求AB中点C的加速度呢?

例10.8半径为R的圆盘沿直线轨道作纯滚动,如图26所示,设图示瞬时轮心的速度为,加速度为,方向如图所示。试求该瞬时轮沿上A、B、C、D点的加速度。

解:1 分析运动

轮O作纯滚动,图示时

A点为速度瞬心

因为轮运动过程中,轮心O到瞬心点距离始终为定长R,如把看成时间的函数关系,上式仍成立,因而有 对此式求导有

时, 转向为逆时针

2.分析加速度

其中

(速度瞬心的加速度不为零)

其中

同理可求得

例10.9在图27所示机构中,曲柄OA以绕O轴匀速转动,通过连杆AN带动轮B沿水平直线纯滚动,设,轮半径为R,求图示OA杆铅直时,轮上最高点D的速度、加速度。

解:1. 分析运动:

OA杆定轴转动,

AB杆、B轮昀作平面运动

2.分析速度

OA:

AB:,且 AB

AB瞬时平动∴=

轮B:

3.加速度分析

OA:

AB: 其中

由图27 可求得

B轮:

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