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图4-2-54所示机构由曲柄连杆机构使平台I作往复直线运动。曲柄OA绕轴O顺时针向转动,其转速为n=60r/min,OA=10cm,AB=20cm齿轮O
(来学网)
、O
上下均与齿条啮合。求当
=90°时,平台I的速度和加速度。
正确答案:
图示为一多构件组成的平面机构。由题意知,曲柄OA以匀角速度
绕O轴转动;杆O
O
和齿条I均作平动;齿轮O
、O
和连杆AB均作平面运动。在图示位置,杆AB作瞬时平动,平台I的运动可取与齿轮啮合的一点M代之。
在具体解算时,一般可依照运动传递的顺序,从已知构件即曲柄的运动着手,通过连接点A、B和O
的运动分析,求得齿条上M点的速度和加速度。
因曲柄OA作匀速转动,所以有
v
=OA·ω=10×2π=20πcm/s
a
=OA·ω
=10×(2π)
=40π
cm/s
由于图示位置杆AB作瞬时平动,故该瞬时杆AB的角速度ω
=0
B点的速度大小为
v
=v
=20πcm/s
方向与v
相同。B点的加速度a
,由加速度合成法得
将上式投影到
轴上,并注意到
,故有
a
cosα=a
sinα
即 a
=a
tanα=40π
tan30°=227.9cm/s
方向如图4-2-54所示。
由此可算得平动杆件O
O
上一点O
的速度、加速度为
v
=v
=20πcm/s
a
=a
=227.9cm/s
因轮O
与上下两齿条均无相对滑动,故C
为轮O
的速度瞬心,并由速度瞬心法求得M点的速度为
v
=2v
=2v
=2×20π=40πcm/s方向如图。
显然,在运动过程中,关系式v
=2v
始终成立。因此,将此式对时间求一阶导数,即可得M点的加速度为
a
=2a
=2×227.90=455.8cm/s
方向如图。
上述v
和a
即为齿条I的速度和加速度。
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