山東理工大學(xué)機(jī)械原理考試原題目——四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

1、第三章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)1、如圖示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，AD 為機(jī)架，AB=a =35 mmCD = c =50 mm,AD = d = 30mm 問BC=b在什么范圍內(nèi)該機(jī) 構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)；該機(jī)構(gòu)是否有可能成為雙曲柄機(jī)構(gòu)？2、試畫出圖示機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角 和壓力角：，并判斷哪些機(jī)構(gòu)在圖示位置正處于“死點(diǎn)”？(3)5、在圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的長(zhǎng)度 IAB=25mm，IBC=55mm，ICD=40mm， IAD=50 mm(1)問該機(jī)構(gòu)是否有曲柄，如有，指明哪個(gè)構(gòu)件是曲柄；(2)該機(jī)構(gòu)是否有搖桿，如有，用作圖法求出搖桿的擺角范圍；(3)以 AB 桿為主動(dòng)件時(shí)， 該機(jī)構(gòu)有無急回性？用作圖法求出其

2、極位夾角二，并計(jì)算行程速度變化系數(shù) K ；(4)以 AB 桿為主動(dòng)件，確定機(jī)構(gòu)的:max和min(2)(4)(1)6、圖示為開關(guān)的分合閘機(jī)構(gòu)。已知 IAB=150 mm，IBC=200 mm，ICD=200 mm， lAD=400 mm。試回答:（1） 該機(jī)構(gòu)屬于何種類型的機(jī)構(gòu)；（2） AB 為主動(dòng)件時(shí)，標(biāo)出機(jī)構(gòu)在虛線位置時(shí)的壓力角 :.和傳動(dòng)角；（3） 分析機(jī)構(gòu)在實(shí)線位置（合閘）時(shí)，在觸頭接合力 Q 作用下機(jī)構(gòu)會(huì)不會(huì)打開，為什么?7、試設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。設(shè)搖桿兩極限位置分別為亠=150 ,2=90 ; ICD=40mm，IAD=50 mm。求 IAB、IBC及行程速比系數(shù) K 和最小傳動(dòng)角

3、min。（用圖解法求解用圖解法求解，簡(jiǎn)述作圖步驟，并保留作圖過程）8 現(xiàn)需設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知搖桿 CD 的長(zhǎng)度 lcD=150mm,搖桿的兩極限位置與機(jī)架 AD 所成的角度 = 30， = 90，機(jī) 構(gòu)的行程速比系數(shù) K=1，試確定曲柄 AB 和連桿 BC 的長(zhǎng)度。10、設(shè)計(jì)一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知滑塊的行程速度變化系數(shù)K=1.5，滑塊的行程ldc100mm，導(dǎo)路的偏距e=20mm（1） 用作圖法確定曲柄長(zhǎng)度 IAB和連桿長(zhǎng)度 IBC；（2） 若滑塊從點(diǎn) C1 至 C2 為工作行程方向，試確定曲柄的合理轉(zhuǎn)向；（3） 用作圖法確定滑塊工作行程和空回行程時(shí)的最大壓力角。4IAD=b-a （a

4、 為曲柄長(zhǎng)，b 為連桿長(zhǎng)）14、試設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。已知行程速度變化系數(shù)K=1，機(jī)架長(zhǎng) IAD=100 mm,曲柄長(zhǎng) 心=20 mm,且當(dāng)曲柄與連桿共線，搖桿處于最遠(yuǎn)的極限位置時(shí)，曲柄與機(jī)架的夾角為30,確定搖桿及連桿的長(zhǎng)度。建議比例尺為 叫=0.002m/mm15、有一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。已知：搖桿的長(zhǎng)度為430 mm，最大擺角為90，在兩個(gè)極限位置時(shí)與機(jī)架上的兩固定鉸鏈中心連線所成夾角為60和30（如圖所示），行程速度變化系數(shù)為 1.25。求：曲柄、連桿及機(jī)架長(zhǎng)度。11、試用圖解法設(shè)計(jì)圖示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD。已知搖桿 IDC=40 mm,擺角，=45，行程速度變化系 數(shù) K=1.2，機(jī)架長(zhǎng)度

5、416、設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知： AC2=58 mm, AG = 24 mm,CD =75mm, K=1.5。求曲柄長(zhǎng) AB、連桿長(zhǎng) BC、機(jī)架長(zhǎng) AD 及搖桿最大擺角17、設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。已知機(jī)構(gòu)處于兩極限位置時(shí)， 其 AC?=68 mm，AC 25 mm，K=1.5。求曲柄長(zhǎng) AB、連桿長(zhǎng) BC、 偏心距 e 和滑塊的導(dǎo)程 H。19、碎礦機(jī)用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)如圖所示。已知搖桿 CD 長(zhǎng)為 500 mm,擺角=45，其中左極限位置為垂直，鉸鏈 A，D 同在水平線上，行程速度變化系數(shù) K=1.4。試用圖解法確定機(jī)架 AD、曲柄 AB 及連桿 BC 的長(zhǎng)度。（保留作圖線，并將設(shè)計(jì)結(jié)果寫 在下面

6、）參考答案、填空題、選擇題 三、簡(jiǎn)答及作圖題 四、計(jì)算及分析題1 1、（本題共 10 分）解：（1）當(dāng)存在曲柄時(shí)， b 為最短桿c b乞a d,50b_ 35 30 = 65,0：b：15mm（3 分）（2）當(dāng)不存在曲柄時(shí):1） b 為最短桿，b15 mm（1 分）2) b 為最長(zhǎng)桿，b d a c，b30 35 50 = 85,b55mm，又，115mmb55 mm：b：115 mm（2分）3) b 為中間長(zhǎng)度桿，c d a b, 50 30 3bb . 45 mm（2分）所以 15mm：b : 45 mm，55 mm：b：115 mm（1 分）綜合以上兩種情況，0 :：:b：45mm，55

7、 mm：b：115 mm 時(shí)，此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。（3）有可能成為雙曲柄機(jī)構(gòu)。（1分）考核知識(shí)點(diǎn)：整轉(zhuǎn)副存在的條件2、（本題共 10 分）解：每題 2 分，壓力角和傳動(dòng)角各 1 分，（1）和（3）機(jī)構(gòu)正處死點(diǎn)位置，（2 分）考核知識(shí)點(diǎn)：壓力角、傳動(dòng)角、死點(diǎn)3、（本題共 10 分）解：（1）1）當(dāng) IBC為最長(zhǎng)桿時(shí)（即 IBC蘭 40 mm）,要使機(jī)構(gòu)成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)還應(yīng)滿足下列條件:20 IBC豈 3040，故 40 乞 IBC乞 50。2）當(dāng) IBC不為最長(zhǎng)桿時(shí)（即 IBC40 mm），要使 此機(jī)構(gòu)成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)還應(yīng)滿足下列條件:(2 分)20 - 40 乞 30 lBC，故 30 乞 I

8、BC: 40 o所以：30 乞 IBCMO（1 分）（2）最小傳動(dòng)角出現(xiàn)的兩個(gè)可能位置，每個(gè) 2 分，最小傳動(dòng)角 1 分。（5 分）4、（本題共 10 分）解：（1） r -10 ,K =（180（180 - “ =190 170=1.118。（ 2 分）（2）min=57。（ 3 分）（3）向左大。（2 分）（4） 會(huì)出現(xiàn)，因?yàn)樵谶B桿與曲柄共線時(shí)傳動(dòng)角=0。（3 分）5、（本題共 10 分）解：（1）IminImax=IABIBC= 80 mm，其它二桿之和 IADICD= 90 mm即 Imiflmax”：其它二桿之和，且連架桿 IAB為 Imin。該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。有曲柄，即 AB

9、桿為曲柄。（3 分）（2） 該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，故有搖桿。搖桿擺角范圍:=90。（2 分）（3）有急回性，且 v -30，故K =（180 巧.（180 -巧=（180 30 ）. （180 -30 ） =1.4。（3 分）（4） max或min發(fā)生曲柄與機(jī)架兩次共線的位置，作其二位置 AB C D 和 AB C D，由圖得max或min發(fā) 生在 ABC D 位置處。故量得：max=60min=30（ 2 分）（2分）C考核知識(shí)點(diǎn)：整轉(zhuǎn)副存在的條件、最小傳動(dòng)角的位置考核知識(shí)點(diǎn)：行程速度變化系數(shù)、最小傳動(dòng)角的位置、死點(diǎn)考核知識(shí)點(diǎn)：整轉(zhuǎn)副存在的條件、行程速度變化系數(shù)、最小傳動(dòng)角的位置7、（本題共

10、 10 分）解：（1）取比例尺叫=1mm，先將已知條件畫出。（2 分）mm(2)測(cè)得：AG=IBC-IAB-26mm， AC2=IBCIAB=64mm兩式聯(lián)立求得：IAB=19mm，IBC= 45mm（3 分）(3)測(cè)得：v - . C1AC215所以,180二180 -18015180 -15-1.18(4)測(cè)得：min=42（3 分）（2分C2考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、行程速度變化系數(shù)、最小傳動(dòng)角的位置6、（本題共 10 分）解：（1）150 400 . 200 200,不滿足有曲柄條件,如圖所示，：是壓力角，為傳動(dòng)角。該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。C 點(diǎn)的約束反力通過（4 分）（3 分）B

11、點(diǎn)和 A 點(diǎn)，因此機(jī)構(gòu)不能自動(dòng)（3 分）此時(shí) CD 桿是主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置,(3)8 （本題共 10 分）解：（1）先將已知條件畫出，.C2DC,=90, 一 30丄 60 , C,C2JCD50 mm （2 分）（2） K=1, v -0, A 必在 CiC2 的連線上。（3 分）（2）b a = 2CD = 2 150 =300 mm， b _ a = CD = 150 mm（3 分）解得，曲柄a =75mm，連桿b =225mm（2 分）9、（本題共 10 分）解：（1）畫出搖桿兩位置（2 分）（2）v -180 （K -1） （K 1） =180（1.4 -1）（1.4 1）=3

12、0 （ 2 分）（3） 畫出 C1，C2所在圓。（2 分）（4）找出 A 點(diǎn)，連接AC1，AC2， lAC2= b a=520mm，IAC1= b - a=280mm（2 分）a =（lAC2-IAC1）.2 =120mm, b= %2a= 400mm（2 分）考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)10、（本題共 10 分）解：（1v -180 （K -1）/（K 1）=36（2 分）（2）作|學(xué) 2 及 e,作.C1C2O 二-C2C1O = 90, -二，得 C1O 和 C2O 的交點(diǎn) O,以 O 為圓心和 OC1 為半徑作圓周 L,該圓與導(dǎo)路相距為 l 的平行線 q 相交于 A 點(diǎn)，此點(diǎn)即是曲柄

13、回轉(zhuǎn)中心。（2 分）考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)從圖上量得，lAC2=118 mm, lAC= 30 mm,從而可求得IAB=（IAC2TACJ2 =44 mm, IB（IAC1IAC2） 2=74 mm（2 分）（3） 根據(jù)滑塊的工作行程需獲得較佳的受力條件和工作較平穩(wěn)的要求， 選定曲柄的回轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針。（2 分）（3）11、（本題共 10 分）解：（1）極位夾角“ -180o（K -1） （K 1） =16.3o（2 分）（2）作.C1C2O - C2C1O=90 -）-73.7，C1O 與 C2O 相交于 O 點(diǎn)；（2 分）（3）以O(shè)為圓心， 以O(shè)6 為

14、半徑畫 L 圓；（2 分）（4） 作 DC1的垂直平分線交 L 圓于 A 點(diǎn)，則 A 即為曲柄的回轉(zhuǎn)中心；（2 分）（5）連 AC2和 AC1，因 AC2=b+a, ACb-a,故以（AC2-AC0/2 為半徑，以 A 為圓心 畫圓交 AC2和 AC1 于 B2 點(diǎn)，交 AC1 的延長(zhǎng)線于 B1 點(diǎn)。則 AB1C1D （或 AB2C2D）即為所設(shè)計(jì)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。（2 分）12、（本題共 10 分）解：（1）極位夾角二=180。3 =0。K +1考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（3分）（4）機(jī)架1 2AD/lC2DlAC2_ 21C2D1AC2COS60.10022002-2 200 100co

15、s60=3 104=17321（2分）（2因此轉(zhuǎn)動(dòng)副 A 在返回點(diǎn) C1 C2的連線上;（3分）mm考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，最小傳動(dòng)角的確定（4）工作行程和空回行程的最大壓力角分別為:max和:max（3）（2 分）13、（本題共 10 分）解：（1）K二密 二0.075二二180 二11180=36（2 分）vci0.05K +11.5+1（2）作.C1C2O=/C2GO =90 -n - 73.7, C1O 與 C2O 相交于 O 點(diǎn)；（1 分）（3）以 O 為圓心，以 OC為半徑畫 L 圓；（1分）（4）在道路上方偏移 e 取 A 點(diǎn)，連接 AC1, AC2（ 2分）（5）% =

16、AC2- A聖3mm，仁=AC2冷 口口2 2（2分）（2分）（6）如圖min=28考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，最小傳動(dòng)角的確定14、解：（本題共 10 分）（1） 八0，AC2與 AC1在一條直線上，因 ACAC1=EC2=C1C2=2ABAB 二曲（2 分）2（2）取比例尺作圖；過 D 點(diǎn)作 AB 延長(zhǎng)線的垂線 DF，以 F 點(diǎn)為圓心，AB 長(zhǎng)為半徑作 兩弧線分別交 AB 的延長(zhǎng)線于 C1 和 C2 點(diǎn)，連 C1D 或 C2D。ICD二J|CD =54 mm（5分）（3）求連桿長(zhǎng)，lCB=CB =86.6 mm（3分）考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)15、(

17、本題共 10 分)解：取7 =0.02m/mm(1)作搖桿弧線交于二極限位置的 C1 C2點(diǎn);(1 分)(2)-180(K-1) (K 1)=20，過 Ci、C2 點(diǎn)作 CQ?。= /C2CQ = 90。-二，得交點(diǎn) O,以 O 為圓心,OC1 為半徑作圓 L，與機(jī)架線相交于 A 點(diǎn);(3 分)(3)連 A 與 點(diǎn)，A 與 C2點(diǎn)，得 AC1，AC2。(1 分)(4)以 A 為圓心，AG為半徑作弧交于AC2線上的 E 點(diǎn)。(2 分)AB= AS AG =13mm2Be = AC? A皿 mm2量得：AD = 40mmmm-BC =920mm-AD =800mm(3 分)CCiCi9嚴(yán)一EB2L

18、16、(本題共 10 分)解：取 7 =1.5 mm/mm(1)J -180(K -1). (K 1) =36；(2 分)考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（2）任取一點(diǎn)為 A,過 A 點(diǎn)作兩線段 AC2= 58 mm, AC1= 24 mm,使.C,AC2=36（2 分）(3)以 Ci, C2 兩點(diǎn)分別為圓心，以 CD 長(zhǎng)為半徑作弧交于 D 點(diǎn)，D 點(diǎn)即為搖桿與機(jī)架鉸接的鉸鏈點(diǎn) (2 分)求解：AB =(AC2-ACJ 2 =17mm, BC = (AC2- AB) = 41mm,AD=60mm,=28。 ( 4 分)考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)17、(本題共 10 分)解：(1) r -18

19、0(K -1)/(K 1)=36；( 2 分)(2) 任取一點(diǎn)為 A,過 A 點(diǎn)作兩線段 AC2= 58 mm, AC1= 24 mm,使.C1AC 36(2 分)(3)過 A 點(diǎn)作 C1 C2兩點(diǎn)連線的平行線，則兩平行線的垂直距離即為偏距e。量得 e=21 mm, H = C1C2=50 mm。(3 分)(3) AB =(AC2- AG) 2 = (68 - 25) 2 = 21.5 mmBC 二 AC2 AB = 46.5 mm( 3 分)18、(本題共 10 分)解：按7 =0.001m/mm 作圖;(1)根據(jù)-180o(K -1) (K 1)，可求出 卄30。，以 AC 為一邊，作 C

20、AC=30，與以 D 為圓心，以 DC長(zhǎng)為半徑所作的圓弧交于 C 點(diǎn)；(2)以 A 為圓心，以 AC 為半徑畫弧，交 AC 于 E 點(diǎn)，則（4分）卩嚴(yán)1.5 mm/mm考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)lAB=IEC2=0.001 46 2 =0.023 m。（3）以 A 為圓心，以 IABJ =0.023 0.001 =23 mm 長(zhǎng)為半徑作圓，與 AC 的 延長(zhǎng)線交于 B 點(diǎn)，則IBC- 叫 BC - 叫 BC =0.001 59=0.059 mlAB二 0.023 m, lBC 0.059 m19、（本題共 10 分）解：丄|=0.01m/mm，(1)-180(K-1) (K 1)=180(

21、1.4-1) (1.4 1) =30（2） 畫出 C1D，C2D，做角 C1OC2=60，以 O 為圓心做圓。（2 分）（3）過 D 做水平線，與圓周交點(diǎn)為 A 點(diǎn)（2 分）（4） 連接 AC1, AC2。（ 1 分）IAB=(AC?-疋).2叫=14 0.01=0.14 /m，IBC=(疋疋)2叫=50 0.01 =0.5 m(3 分)(4 分)(2 分)(2 分)考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)lAD= AD 沁 n =42 0.01 =0.42 m。=10 mm /mm考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)20、（本題共 10 分）解：.=0.002m/mm。(1)考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、最小傳動(dòng)角的確定22、(2)(3)(4)21、*180。“=0。K +1連接 AC1, C2必在 AC1 的連線上過 D 點(diǎn)做 AC1的垂線交 AC1延長(zhǎng)線與 E 點(diǎn)，取 C2E=C1E，得 C2點(diǎn)lAB= (AC1- AC?) 2 = CQ22 =20mm， lB (AC： AC?) 2 =70mmD考核知識(shí)點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)旳一0. 002 m/