機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第四版第02-03章_作業(yè)題解

1、第第2章章 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)作業(yè)題解答平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)作業(yè)題解答 2-2 何謂曲柄？鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)具有曲柄的條件是什么？曲柄何謂曲柄？鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)具有曲柄的條件是什么？曲柄是否就是最短桿？是否就是最短桿？答一：答一：曲柄曲柄能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿稱為曲柄能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿稱為曲柄 答二：答二：鉸鏈四桿鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)具有曲柄的機(jī)構(gòu)具有曲柄的條件是條件是1) 1) 最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度和應(yīng)小于或等最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度和應(yīng)小于或等 于其他兩桿的長(zhǎng)度之和；于其他兩桿的長(zhǎng)度之和；桿長(zhǎng)條件桿長(zhǎng)條件2) 2) 連架桿和機(jī)架中有一桿是最短桿。連架桿和機(jī)架中有一桿是最短桿。 答三：答三：曲柄不一定就是最短桿，曲柄不

2、一定就是最短桿，機(jī)架亦可是最短桿（如雙曲柄機(jī)架亦可是最短桿（如雙曲柄機(jī)構(gòu)）；機(jī)構(gòu)）；最短桿也可為連桿（如雙搖桿機(jī)構(gòu)）最短桿也可為連桿（如雙搖桿機(jī)構(gòu)）雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)最短桿最短桿 為連桿為連桿曲柄曲柄搖桿搖桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)最短桿為連桿架最短桿為連桿架雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)最短桿為最短桿為 機(jī)架機(jī)架答二：答二： K=1的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 極位夾角極位夾角 =0 ，機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性；，機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性；A、B B1 1 、B B2 2 、C C1 1 、C C2 2在在同一直線上。即：主動(dòng)曲柄與連桿拉直共線和重疊共線兩處位同一直線上。即：主動(dòng)曲柄與連桿拉直共線和重疊共線兩處位置

3、重合（如置重合（如2-122-12題）。題）。C C1 1C C2 2B B1 1B B2 2DAB BC C 2-5 如何判斷機(jī)構(gòu)有無(wú)急回特性？如何判斷機(jī)構(gòu)有無(wú)急回特性？K=1的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征是什么？特征是什么？ 答一：判定機(jī)構(gòu)是否有急回運(yùn)動(dòng)答一：判定機(jī)構(gòu)是否有急回運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵取決于極位夾角關(guān)鍵取決于極位夾角，當(dāng)曲柄，當(dāng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)極位夾角搖桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)極位夾角時(shí)，機(jī)構(gòu)便具有急回運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)便具有急回運(yùn)動(dòng)特性。特性。角愈大，角愈大，K K值愈大，機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)性質(zhì)也愈顯著。值愈大，機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)性質(zhì)也愈顯著。B B1 1B B2 2C C1 1

4、C C2 2A 題題2-6 2-6 試判別圖試判別圖2-32a2-32a所示機(jī)構(gòu)為何種機(jī)構(gòu)？設(shè)構(gòu)件所示機(jī)構(gòu)為何種機(jī)構(gòu)？設(shè)構(gòu)件1 1為原為原動(dòng)件，試確定該機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的擺角動(dòng)件，試確定該機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的擺角和機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角和機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角 minmin。如果分別以構(gòu)件。如果分別以構(gòu)件1 1、2 2和和3 3為機(jī)架，它們又分別為什么機(jī)構(gòu)為機(jī)架，它們又分別為什么機(jī)構(gòu)（各桿長(zhǎng)度見圖（各桿長(zhǎng)度見圖2-322-32所示，單位為所示，單位為mmmm）？）？CABD15303525解答：解答：1. 1. 機(jī)構(gòu)類型機(jī)構(gòu)類型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)因?yàn)椋阂驗(yàn)椋簂min+lmxa=15+35=50 30+25=55且

5、連架桿為最短桿，所以為且連架桿為最短桿，所以為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 2. 選長(zhǎng)度比例選長(zhǎng)度比例l = 0.625畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，確定畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，確定從動(dòng)件的從動(dòng)件的擺角擺角和機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角和機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角 minmin的圖示位置的圖示位置AD25B1C1C2353015B2從動(dòng)件的擺角從動(dòng)件的擺角:=C=C1 1DCDC2 2 =ADC =ADC2 2 - ADC - ADC1 1 954.73787.2174.953525215303525arccos3525230153525arccos2arccos2arccos222222222222maxcdabcdcdbacd36.

6、15)9643. 0arccos(35302)1525(3530arccos2)(arccos2222221bcadcbminmin= min= min（ 1 1 、2 2）= = 15.3615.36AD25CB15B3035C1 1522.75)25. 0arccos(35302)1525(3530arccos2)(arccos222222bcadcb機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角minminmin發(fā)生在：曲柄與機(jī)架拉直和重共線處，即：AB 、AB 因90，所以，所以2 2= = =75.522 分別以構(gòu)件分別以構(gòu)件1 1、2 2和和3 3為機(jī)架時(shí)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)類型：為機(jī)架時(shí)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)類型：以構(gòu)

7、件以構(gòu)件1 1為機(jī)架時(shí)為機(jī)架時(shí)機(jī)架為最短桿，為機(jī)架為最短桿，為雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)以構(gòu)件以構(gòu)件2 2為機(jī)架時(shí)為機(jī)架時(shí)最短桿為連架桿，機(jī)構(gòu)為最短桿為連架桿，機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)以構(gòu)件以構(gòu)件3 3為機(jī)架時(shí)為機(jī)架時(shí)最短桿為連桿，機(jī)構(gòu)為最短桿為連桿，機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。雙搖桿機(jī)構(gòu)。 2-8 圖圖2-34所示為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。已知所示為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。已知a=150 mm，b=400 mm， e=50 mm，試求滑塊行程，試求滑塊行程H、 機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K和最和最小傳動(dòng)角小傳動(dòng)角minmin。B1C1B2C2BACHe1. 選長(zhǎng)度比例尺選長(zhǎng)度比例尺 畫偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)

8、畫偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖動(dòng)簡(jiǎn)圖mmmm10l解答：2. 畫出滑塊左右極限位置畫出滑塊左右極限位置,求滑塊的行程求滑塊的行程H：mm83029524472547501504005015040022222222.eabeabHB1C1B2C2BACHe3. 求偏置曲柄滑塊機(jī)求偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)構(gòu)的行程速比系數(shù)K1) 求機(jī)構(gòu)的極位夾角求機(jī)構(gòu)的極位夾角180180K35.699386.0arccos15040015040028.302150400150400arccos2arccos222222ababHabab0731356180356180180180.K2) 求行程速比系數(shù)求行程速

9、比系數(shù)K:4. 求偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角求偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角minmin 曲柄為主動(dòng)件時(shí)，最曲柄為主動(dòng)件時(shí)，最小傳動(dòng)角小傳動(dòng)角 min發(fā)生在曲柄發(fā)生在曲柄AB與滑塊導(dǎo)路垂直且曲與滑塊導(dǎo)路垂直且曲柄和鉸鏈柄和鉸鏈A位于導(dǎo)路同側(cè)位于導(dǎo)路同側(cè)的位置的位置BCminminB1C1B2C2BACHeBACBCminminD60309040050150arcsin90arcsin9090minbeaDCB最小傳動(dòng)角最小傳動(dòng)角 min的大小的大小:最小傳動(dòng)角最小傳動(dòng)角 minmin發(fā)生的位置發(fā)生的位置: :2-9.設(shè)計(jì)一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知設(shè)計(jì)一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知k=1.5,H=50m

10、m,e=20mm,求曲柄長(zhǎng)度求曲柄長(zhǎng)度lAB和連桿長(zhǎng)度和連桿長(zhǎng)度lBC 。OeAc1c2BAB=(AC1-AC2)/2BC=AC1-ABH2aAB134Cb90lAB= l AB, lBC= lBC。1800（K-1/K+1）=360選比例尺，作一直線選比例尺，作一直線C1C2=H=50mm;作作C2C1O=900- =540，C1C2O=900- =540 ，此兩線相交于點(diǎn)此兩線相交于點(diǎn)O。2-11 設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，已知行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，已知行程速比系數(shù)K=1.2，鄂板，鄂板CD長(zhǎng)度長(zhǎng)度lCDCD= =300mm，鄂板擺角，鄂板擺角=35，曲柄，曲柄ABAB長(zhǎng)度長(zhǎng)度lABA

11、B= =80 mm求連桿求連桿BCBC的長(zhǎng)度，并驗(yàn)算傳動(dòng)角是否滿足條件的長(zhǎng)度，并驗(yàn)算傳動(dòng)角是否滿足條件minmin 5050。1計(jì)算極位夾角：計(jì)算極位夾角：41612112118011180.KK2選定比例尺選定比例尺 ，按，按給定的給定的鄂板鄂板CD長(zhǎng)度長(zhǎng)度lCDCD= =300mm，鄂板擺角鄂板擺角=35，畫出畫出鄂板鄂板的兩的兩極限位置極限位置DC1和和DC2 。mmmml10解答解答(作圖法作圖法):DC1C235OmnQ73.673.6AB1B23. 連接連接C1C2，作作C1C2O=C2C1O =900- 16.4=73.6 4. 以以O(shè)點(diǎn)為圓心點(diǎn)為圓心OC為為半徑畫輔助圓半徑畫輔

12、助圓 。該圓上。該圓上任一點(diǎn)至任一點(diǎn)至C1和和C2的連線的的連線的夾角都等于極位夾角夾角都等于極位夾角，曲柄軸心曲柄軸心A應(yīng)在此圓周上。應(yīng)在此圓周上。 5. 作作角的角平分線與角的角平分線與圓圓交于交于Q Q點(diǎn)，以點(diǎn)，以Q Q為圓心，為圓心，QCQC1 1為為半徑畫小圓半徑畫小圓S S；以以C C2 2為圓心，為圓心，2 2lABAB/ /l = 280/10=16mm為為半徑畫弧交半徑畫弧交S S圓于圓于W W點(diǎn)。連點(diǎn)。連C C2 2W W其延長(zhǎng)線與其延長(zhǎng)線與圓交于圓交于A點(diǎn)，則點(diǎn)，則A點(diǎn)為此曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的固點(diǎn)為此曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的固定鉸鏈中心。定鉸鏈中心。S SWDC1C2355 . 求其余各

13、桿的長(zhǎng)度求其余各桿的長(zhǎng)度mm305233810212121ACACllBc連桿長(zhǎng)度：連桿長(zhǎng)度：機(jī)架長(zhǎng)度：機(jī)架長(zhǎng)度：mm3003010ADllAD6 . 驗(yàn)算機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角驗(yàn)算機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角minAB1B2DC1C23545最小傳動(dòng)角最小傳動(dòng)角min發(fā)生的位置：發(fā)生的位置：曲柄與機(jī)架拉直曲柄與機(jī)架拉直、重疊共線重疊共線的位置的位置B C 、 B C82BC BCmin的大?。旱拇笮。簃in= min（ 45 、 82）= 45 50不滿足要不滿足要求。求。AB1B2DC1C235mm42.1802/35sin221cdlcc解答解答(解析法解析法):)(2)()(cos22122abbcab

14、bcabbcabbcllllccllll41612112118011180.KK)80)(80(242.180)80()80(98. 0222bcbcbcbcllllmm44.305bcl在三角形在三角形AC2D中中72.589.515 .722122ACCDCBACCllCCabbc2121sin)(sin61.2021ACCmm57.309cos)(2)(2222DCBlllllllabbccdabbccdad在三角形在三角形AC1C2中中51.10630044.3052)8057.309(30044.305arccos2)(arccos222222maxbcadcb55.4430044.

15、3052)8057.309(30044.305arccos2)(arccos222222minbcadcbminmin= min= min（ 、180- 180- ）= 44= 44.55.55minminmax 50不滿足要求不滿足要求149410h142356o tt題題3-10 （1）根據(jù)已知條件繪制從動(dòng)件的等加速等減速位移曲線）根據(jù)已知條件繪制從動(dòng)件的等加速等減速位移曲線 2s1因?yàn)橐驗(yàn)?0221tas 當(dāng)當(dāng)t=1,2,3時(shí)時(shí),則則29 ,24 ,210002aaas 若已知若已知h 1829321201020hashaaht1”2”3”123oS29012012 35 6 7h15048-（一）尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu)（一）尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu)（1）按已設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作出位移線圖；按已設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作出位移線圖；（2）按基本按基本 尺寸作出凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸作出凸輪機(jī)構(gòu)的 初始位置；初始位置；（3）按按- 方向劃分基圓周得方向劃分基圓周得 c0、c1、c2 等等 點(diǎn)；并過(guò)這點(diǎn)；并過(guò)這 些點(diǎn)些點(diǎn)作射作射線，即為反轉(zhuǎn)后的導(dǎo)路線；線，即為反轉(zhuǎn)后的導(dǎo)路線；（4）在各反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線上量取與位移在各反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線上量取與位移 圖相應(yīng)的位移，得圖相應(yīng)的位移，得B1、B2、 等點(diǎn)，即為凸