机械原理第八章_平面连杆机构及其设计(7页).doc

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1、-机械原理第八章_平面连杆机构及其设计-第 56 页第八章 平面连杆机构及其设计题8-1 试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明他们各为何种机构。在图a中偏心盘1绕固定轴O转动，迫使滑块2在圆盘3的槽中来回滑动，而圆盘3又相对于机架4转动；在图b中偏心盘1绕固定轴O转动，通过构件2，使滑块3相对于机架4往复移动。（图a的机构运动简图可有两种表达方式，绘出其中之一即可）题8-2如图所示，设已知四杆机构各构件的长度a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm，试回答下列问题：1）当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？_若有曲柄，则杆a为曲柄，此时该机构为_机构。2）要使机构成为双曲

2、柄机构，则应取杆_为机架。3) 要使此机构成为双摇杆机构，则应取杆_为机架，且其长度的允许变动范围为_.4)如将杆的长度改为，而其他各杆的长度不变，则当分别以、杆为机架时，所获得的机构为_机构。解：1）因 且最短杆1为连架杆，故当取杆4为机架时，有曲柄存在。此时该机构为曲柄摇杆机构。 2）要使此机构成为双曲柄机构，则应取最短杆1为机架。 3）要使此机构成为双摇杆机构，则取最杆3为机架，其长度的允许变动范围为：（1）因最短杆1为连杆，即使满足杆长条件，此机构也不能成为双摇杆机构 （2）不满足杆长条件时，b为最长杆，c为最短杆， c为最长杆，但不可能大于三杆长度之和 故综合以上条件， 时，均可为双

3、摇杆机构。 4）如将杆4的长度改为400，其它杆长度不变，则当分别以1、2、3杆为机架时，因不满足杆长条件，故所获机构均为双摇杆机构。题8-3 在图示的各四杆机构中，已知各构件的尺寸（由图上量取，图中比例尺1=2mm/mm）杆AB为主动件，转向如图所示。现要求：1）试给出这三种机构有曲柄的条件和各机构的名称；2）机构有无急回运动？若有，试以作图法确定其极位夹角，并计算其行程速比系数K；3）标出各机构在图示位置时的机构传动角和压力角，求作最小传动角min和最小压力角min，并说明机构的传动性能如何？4）机构是否存在死点位置？解：a)图为曲柄摇杆机构。杆AB为曲柄的条件：由图8-3 (a) 两极限

4、位置AB1C1D和AB2C2D可得极位夹角 ， 所以无急回运动。机构传动角和压力角如图示位置。最小传动角min位置为ABCD 最小压力角min位置为AB0C0D。 曲柄为主动件，不存在死点位置。b) 图为偏置曲柄滑块机构。杆AB为曲柄的条件： 当 当 极位夹角C1AC2 即 ， 有急回运动。机构传动角和压力角如图示位置。最小传动角min位置为曲柄垂直于导路时两位置中ABC 最小压力角min位置为AB0C0。 曲柄为主动件，不存在死点位置。 c) 图为偏置导杆机构。杆AB为曲柄的条件： 当 当 极位夹角B1AE 即 ， 有急回运动。机构传动角和压力角如图示位置。最小传动角min位置为CB最短，即

5、CB 最小压力角min位置为为CB最长，即CB。 曲柄为主动件，不存在死点位置。题8-4 图a所示为一新型杆式曲柄冲压机。在此冲压机构中，动力是由绕固定轴心A匀速转动的齿轮1输入，通过分别铰接在齿轮1轮缘上B处和传动件3上C处的杆2使杆3柄轴颈3 和可绕其轴心E相对转动的连杆4带动冲头5上下往复运动，可使冲头实现快进，低速冲压、高速返回的运动规律。已知机构的尺寸：lAB=100mm，lBC=110mm，lCD=55mm，lAD=20mm，lDE=40mm，lEF=250mm，现要求：1）试以比例尺1=5mm/mm绘制图示位置的机构的运动简图（图b），并计算其自由度；2）确定四杆机构ABCD和D

6、EF的类型和最小传动角min，并说明此冲压机构的传动性能如何？3）确定该冲压机构的极位夹角和行程速比系数K，并说明此冲压机构的冲头是进快还是返回快？为什么？解：1） 2）ABCD为双曲柄机构，DEF为对心曲柄滑块机构。 3）极位夹角 行程速比系数 题8-5如图所示，设要求四杆机构两连架杆的三组对应位置分别为1=35，1=50； 2=80，2=75；3=125，3=105。另外lAD=80mm。试以解析法设计此四杆机构。解：1）将、的三组对应值代入下式（初选）得 解之得（计算到小数点后四位）2）求各杆的相对长度，得3）求各杆的长度题8-6 图a所示为一实验用小电炉的炉门启闭机构，炉门关闭时在位置

7、E1，敞开时在位置E2，试设计一四杆机构来实现炉门启闭的操作。（1）已选定炉门上的两个铰链B及C的位置（图b）；（2）已选定炉壁上的两个固定铰链A及D的位置（图c）。解：1)已选定炉门上的两个铰链B和C的位置。用作图法求出A及D的位置，并作出机构在E2位置的运动简图，如图8-6（1）； 由图量得：2)已选定炉壁上的两个铰链A和D的位置。用作图法求出B及C的位置，并作出机构在E2位置的运动简图，如图8-6（2）由图量得：题8-8图a所示为一用绳索操作的长杆夹持器，并用一四杆机构ABCD来实现执握动作。设已知AB杆及DE杆的对应角度关系如图a所示，且lDE=60mm，lAD=140mm，lAB=2

8、0mm。试以作图法设计此四杆机构。（保留作图线。）解：取AD杆为机架，并以适当比例尺作AD、AB与DE杆的三对对应位置。作图步骤如图题8-8所示（保留作图线）。由图量得：题8-9如图所示为一已知的曲柄摇杆CD和滑块F连接起来，使摇杆的三个已知位置C1D、C2D、C3D和滑块的三个位置F1、F2、F3相对应（图示尺寸系按比例尺绘出），试以作图法确定此连杆的长度及其摇杆CD铰接点的位置。（作图法求解时，应保留全部作图线。）解：由题意知，本题实际是为按两连架杆（摇杆与滑块）的预定事对应位置设计四杆机构的问题。具体作图过程如图8-9所示,连杆的长度为题8-10图a所示为一汽车引擎油门控制装置。此装置由

9、四杆机构ABCD、平行四边形机构DEFG及油门装置所组成，由绕O轴转动的油门踏板OI驱动，可实现油门踏板与油门的协调配和动作。当油门踏板的转角分别为0、5、15及20时，杆MAB相对应的转角分别为0、32、52、及63（逆时针方向），与之相应油门开启程度为0（关闭）、14及60（全开）四个状态。现设lAD=120mm，试以作图法设计此四杆机构ABCD，并确定杆AB及CD的安装角度1及2的大小（当踏板转20，AM与OA重合，DE与AD重合）。解：取B1及B2为归并点，按点位归并（缩减）法设计此四杆机构（如图8-10）AB1C1D量得各杆长度： 题8-11如图所示，现欲设计一铰链四杆机构，已知其摇

10、杆CD的长lCD=75mm，行程速比系数K=1.5，机架AD的长度为lAD=100mm，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为=45，试求曲柄的长度lAB和连杆的长lBC。（有两个解。）解：解法一：如图8-10(a)所设计的四杆机构的两极限位置为AB1C1D和AB2C2D量得各杆长度： 解法一：如图8-10(a)所设计的四杆机构的两极限位置为AB1C1D和AB2C2D量得各杆长度： 题8-12 如图a所示，设已知破碎机的行程速比系数K=1.2，颚板长度lCD=300mm，颚板摆角=35，曲柄长度lAB=80mm。试用作图法求连杆的长度，并验算最小传动角min是否在允许的范围内。解：计算,取作出

11、摇杆CD的两极限位置DC1及DC2和固定铰链A所在的圆S1。以C2为圆心，2AB为半径作圆，同时以F为圆心，FC2为半径作圆，两圆交于E，作C2E的延长线与S1的交点即为铰链A的位置。量得BC杆长度： 作AB杆与机架AD两次共线得ABCD和AB”C”D两位置，则B”C”D为 。作图证明：（下述证明中三字母组合为角度） （同弧圆周角与对顶圆心角的一半角度互补）得证。解法二：由余弦定理 题8-13 试设计一偏置曲柄滑块机构（图a），设已知其滑块的行程速比系数K=1.5，滑块的冲程H=40mm，偏距e=15mm。并求其最大压力角max。解：计算取作出滑块的冲程H的两极位C1及C2，作圆，作偏距线，两

12、者交点即为铰链A的位置。量得各杆长度：题8-1 4图a所示为一牛头刨床的主传动机构，已知lAB=75mm，lDE=100mm，行程速比系数K=2，刨头5的行程H=300mm，要求在整个行程中，推动刨头5有较小的压力角，试设计此机构。解：计算 导杆的摆角 导杆端点D行程 取图,由图可得为了使推动刨头5在整个行程中有较小压力角， 刨头导路的位置分析：1）当导路的位置在CF时，在FE2位置 ，但在D1E1和D2E3位置2）当导路的位置在CG时，在D1E1“和D2E3“位置， ，但在FE2”位置3）当导路的位置在FG中线时，在D1E1、FE2和D2E3位置，均。如图8-14（b）刨头导路的位置h应为：