9.2.11 在內齒輪機構中,齒輪 1 和曲柄 OA 彼此獨立地旋轉,角速度 ?1 = 2 rad/s 且 ?OA = 4 rad/s。如果半徑r1=30cm且曲柄OA的長度為20cm,則需要確定齒輪2的角速度。
要解決這個問題,需要使用圓上一點的速度公式:v = r * w,其中v是圓上一點的速度,r是圓的半徑,w是圓上的點的速度。圓的旋轉角速度。
首先,我們確定位於曲柄上的 A 點的角速度。為此,我們使用公式來確定曲線上一點的角速度:w_A = w_OA * cos(alpha),其中 w_OA 是曲柄旋轉的角速度,alpha 是曲柄與曲柄之間的角度通過曲柄旋轉中心和A 點的直線。由於曲柄以4 rad/s 的角速度旋轉,且角度α 為90 度,因此A 點的角速度將等於w_A = 4 * cos(90) = 0 弧度/秒。
然後我們確定位於齒輪 1 上的 B 點的速度。為此,我們使用公式 v_B = r1 * w1,其中 r1 是齒輪 1 的半徑,w1 是齒輪 1 的旋轉角速度。由於齒輪 1以2 rad /s 的角速度旋轉,則B 點的速度將等於v_B = 30 * 2 = 60 cm/s。
最後,我們確定與齒輪 1 嚙合的齒輪 2 的角速度。為此,我們使用內嚙合速度公式:v2 = v1 * r1 / r2,其中 v2 是上點的速度齒輪2,r2是齒輪2的半徑。由於齒輪1和曲柄彼此獨立旋轉,因此B點的速度將等於齒輪2上C點的速度。因此,v2 = v_C = 60厘米/秒。將這些值代入內齒輪速度公式,我們得到:
w2 = w1 * r1 / r2 w2 = 2 * 30 / r2 w2 = 60 / r2
為了求出齒輪 2 的角速度,需要求其半徑 r2 的值。為此,我們使用弧長公式:l = r * alpha,其中 l 是弧長,alpha 是弧度角。由於曲柄 OA 的長度為 20 厘米,因此其旋轉的角度為 α = 20 / 30 = 2 / 3 弧度。
利用弧長公式,求C點所在圓弧的長度:
l = r2 * 阿爾法 l = 2/3 * r2
也已知,C 點所在的齒輪 2 上的圓弧的長度等於 B 點所在的齒輪 1 上的圓弧的長度,即:
l = r1 * delta,其中 delta 是輪齒的嚙合角。
由此我們得到:
2/3 * r2 = 30 * 增量
讓我們透過輪子 2 的半徑來表示齒輪的嚙合角:
增量 = (2/3 * r2) / 30
我們將這個表達式代入齒輪 2 的角速度公式:
w2 = 60 / r2 = 2 * 30 / [(2/3 * r2) / 30]
讓我們簡化一下表達式:
w2 = 9 弧度/秒
因此,齒輪2的角速度為9rad/s。
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本產品是微分力學問題集中問題 9.2.11 的解決方案,作者為 O.?。凱佩。這個問題描述了一個帶有內齒輪的差速機構,由齒輪 1、曲柄 OA 和齒輪 2 組成。問題是在已知齒輪 1 和曲柄 OA 的角速度的情況下確定齒輪 2 的角速度。
為了解決這個問題,需要使用齒輪1的半徑等於30厘米,曲柄OA的長度等於20厘米,從問題的條件來看,角速度齒輪1和曲柄OA的旋轉速度是已知的,其分別等於2rad/s和4rad/s。透過求解方程組,即可得到問題的答案,即等於2 rad/s。
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