機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計

1、第八章 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計題8-1 試畫出圖示兩種機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖，并說明他們各為何種機構(gòu)。在圖a中偏心盤1繞固定軸O轉(zhuǎn)動，迫使滑塊2在圓盤3的槽中來回滑動，而圓盤3又相對于機架4轉(zhuǎn)動；在圖b中偏心盤1繞固定軸O轉(zhuǎn)動，通過構(gòu)件2，使滑塊3相對于機架4往復(fù)移動。（圖a的機構(gòu)運動簡圖可有兩種表達方式，繪出其中之一即可）題8-2如圖所示，設(shè)已知四桿機構(gòu)各構(gòu)件的長度a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm，試回答下列問題：1）當(dāng)取桿4為機架時，是否有曲柄存在？_若有曲柄，則桿a為曲柄，此時該機構(gòu)為_機構(gòu)。2）要使機構(gòu)成為雙曲柄機構(gòu)，則應(yīng)取桿_為機架。3) 要使此機構(gòu)成為雙搖桿

2、機構(gòu)，則應(yīng)取桿_為機架，且其長度的允許變動范圍為_.4)如將桿的長度改為，而其他各桿的長度不變，則當(dāng)分別以、桿為機架時，所獲得的機構(gòu)為_機構(gòu)。解：1）因 且最短桿1為連架桿，故當(dāng)取桿4為機架時，有曲柄存在。此時該機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)。 2）要使此機構(gòu)成為雙曲柄機構(gòu)，則應(yīng)取最短桿1為機架。 3）要使此機構(gòu)成為雙搖桿機構(gòu)，則取最桿3為機架，其長度的允許變動范圍為：（1）因最短桿1為連桿，即使?jié)M足桿長條件，此機構(gòu)也不能成為雙搖桿機構(gòu) （2）不滿足桿長條件時，b為最長桿，c為最短桿， c為最長桿，但不可能大于三桿長度之和 故綜合以上條件， 時，均可為雙搖桿機構(gòu)。 4）如將桿4的長度改為400，其它桿長度

3、不變，則當(dāng)分別以1、2、3桿為機架時，因不滿足桿長條件，故所獲機構(gòu)均為雙搖桿機構(gòu)。題8-3 在圖示的各四桿機構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸（由圖上量取，圖中比例尺1=2mm/mm）桿AB為主動件，轉(zhuǎn)向如圖所示。現(xiàn)要求：1）試給出這三種機構(gòu)有曲柄的條件和各機構(gòu)的名稱；2）機構(gòu)有無急回運動？若有，試以作圖法確定其極位夾角，并計算其行程速比系數(shù)K；3）標(biāo)出各機構(gòu)在圖示位置時的機構(gòu)傳動角和壓力角，求作最小傳動角min和最小壓力角min，并說明機構(gòu)的傳動性能如何？4）機構(gòu)是否存在死點位置？解：a)圖為曲柄搖桿機構(gòu)。桿AB為曲柄的條件：由圖8-3 (a) 兩極限位置AB1C1D和AB2C2D可得極位夾角 ， 所以

4、無急回運動。機構(gòu)傳動角和壓力角如圖示位置。最小傳動角min位置為ABCD 最小壓力角min位置為AB0C0D。 曲柄為主動件，不存在死點位置。b) 圖為偏置曲柄滑塊機構(gòu)。桿AB為曲柄的條件： 當(dāng) 當(dāng) 極位夾角C1AC2 即 ， 有急回運動。機構(gòu)傳動角和壓力角如圖示位置。最小傳動角min位置為曲柄垂直于導(dǎo)路時兩位置中ABC 最小壓力角min位置為AB0C0。 曲柄為主動件，不存在死點位置。 c) 圖為偏置導(dǎo)桿機構(gòu)。桿AB為曲柄的條件： 當(dāng) 當(dāng) 極位夾角B1AE 即 ， 有急回運動。機構(gòu)傳動角和壓力角如圖示位置。最小傳動角min位置為CB最短，即CB 最小壓力角min位置為為CB最長，即CB。 曲

5、柄為主動件，不存在死點位置。題8-4 圖a所示為一新型桿式曲柄沖壓機。在此沖壓機構(gòu)中，動力是由繞固定軸心A勻速轉(zhuǎn)動的齒輪1輸入，通過分別鉸接在齒輪1輪緣上B處和傳動件3上C處的桿2使桿3柄軸頸3 和可繞其軸心E相對轉(zhuǎn)動的連桿4帶動沖頭5上下往復(fù)運動，可使沖頭實現(xiàn)快進，低速沖壓、高速返回的運動規(guī)律。已知機構(gòu)的尺寸：lAB=100mm，lBC=110mm，lCD=55mm，lAD=20mm，lDE=40mm，lEF=250mm，現(xiàn)要求：1）試以比例尺1=5mm/mm繪制圖示位置的機構(gòu)的運動簡圖（圖b），并計算其自由度；2）確定四桿機構(gòu)ABCD和DEF的類型和最小傳動角min，并說明此沖壓機構(gòu)的傳動

6、性能如何？3）確定該沖壓機構(gòu)的極位夾角和行程速比系數(shù)K，并說明此沖壓機構(gòu)的沖頭是進快還是返回快？為什么？解：1） 2）ABCD為雙曲柄機構(gòu)，DEF為對心曲柄滑塊機構(gòu)。 3）極位夾角 行程速比系數(shù) 題8-5如圖所示，設(shè)要求四桿機構(gòu)兩連架桿的三組對應(yīng)位置分別為1=35，1=50； 2=80，2=75；3=125，3=105。另外lAD=80mm。試以解析法設(shè)計此四桿機構(gòu)。解：1）將、的三組對應(yīng)值代入下式（初選）得 解之得（計算到小數(shù)點后四位）2）求各桿的相對長度，得3）求各桿的長度題8-6 圖a所示為一實驗用小電爐的爐門啟閉機構(gòu)，爐門關(guān)閉時在位置E1，敞開時在位置E2，試設(shè)計一四桿機構(gòu)來實現(xiàn)爐門啟

7、閉的操作。（1）已選定爐門上的兩個鉸鏈B及C的位置（圖b）；（2）已選定爐壁上的兩個固定鉸鏈A及D的位置（圖c）。解：1)已選定爐門上的兩個鉸鏈B和C的位置。用作圖法求出A及D的位置，并作出機構(gòu)在E2位置的運動簡圖，如圖8-6（1）； 由圖量得：2)已選定爐壁上的兩個鉸鏈A和D的位置。用作圖法求出B及C的位置，并作出機構(gòu)在E2位置的運動簡圖，如圖8-6（2）由圖量得：題8-8圖a所示為一用繩索操作的長桿夾持器，并用一四桿機構(gòu)ABCD來實現(xiàn)執(zhí)握動作。設(shè)已知AB桿及DE桿的對應(yīng)角度關(guān)系如圖a所示，且lDE=60mm，lAD=140mm，lAB=20mm。試以作圖法設(shè)計此四桿機構(gòu)。（保留作圖線。）解

8、：取AD桿為機架，并以適當(dāng)比例尺作AD、AB與DE桿的三對對應(yīng)位置。作圖步驟如圖題8-8所示（保留作圖線）。由圖量得：題8-9如圖所示為一已知的曲柄搖桿CD和滑塊F連接起來，使搖桿的三個已知位置C1D、C2D、C3D和滑塊的三個位置F1、F2、F3相對應(yīng)（圖示尺寸系按比例尺繪出），試以作圖法確定此連桿的長度及其搖桿CD鉸接點的位置。（作圖法求解時，應(yīng)保留全部作圖線。）解：由題意知，本題實際是為按兩連架桿（搖桿與滑塊）的預(yù)定事對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)的問題。具體作圖過程如圖8-9所示,連桿的長度為題8-10圖a所示為一汽車引擎油門控制裝置。此裝置由四桿機構(gòu)ABCD、平行四邊形機構(gòu)DEFG及油門裝置所

9、組成，由繞O軸轉(zhuǎn)動的油門踏板OI驅(qū)動，可實現(xiàn)油門踏板與油門的協(xié)調(diào)配和動作。當(dāng)油門踏板的轉(zhuǎn)角分別為0、5、15及20時，桿MAB相對應(yīng)的轉(zhuǎn)角分別為0、32、52、及63（逆時針方向），與之相應(yīng)油門開啟程度為0（關(guān)閉）、14及60（全開）四個狀態(tài)?，F(xiàn)設(shè)lAD=120mm，試以作圖法設(shè)計此四桿機構(gòu)ABCD，并確定桿AB及CD的安裝角度1及2的大?。ó?dāng)踏板轉(zhuǎn)20，AM與OA重合，DE與AD重合）。解：取B1及B2為歸并點，按點位歸并（縮減）法設(shè)計此四桿機構(gòu)（如圖8-10）AB1C1D量得各桿長度： 題8-11如圖所示，現(xiàn)欲設(shè)計一鉸鏈四桿機構(gòu)，已知其搖桿CD的長lCD=75mm，行程速比系數(shù)K=1.5，

10、機架AD的長度為lAD=100mm，又知搖桿的一個極限位置與機架間的夾角為=45，試求曲柄的長度lAB和連桿的長lBC。（有兩個解。）解：解法一：如圖8-10(a)所設(shè)計的四桿機構(gòu)的兩極限位置為AB1C1D和AB2C2D量得各桿長度： 解法一：如圖8-10(a)所設(shè)計的四桿機構(gòu)的兩極限位置為AB1C1D和AB2C2D量得各桿長度： 題8-12 如圖a所示，設(shè)已知破碎機的行程速比系數(shù)K=1.2，顎板長度lCD=300mm，顎板擺角=35，曲柄長度lAB=80mm。試用作圖法求連桿的長度，并驗算最小傳動角min是否在允許的范圍內(nèi)。解：計算,取作出搖桿CD的兩極限位置DC1及DC2和固定鉸鏈A所在的

11、圓S1。以C2為圓心，2AB為半徑作圓，同時以F為圓心，F(xiàn)C2為半徑作圓，兩圓交于E，作C2E的延長線與S1的交點即為鉸鏈A的位置。量得BC桿長度： 作AB桿與機架AD兩次共線得ABCD和AB”C”D兩位置，則B”C”D為 。作圖證明：（下述證明中三字母組合為角度） （同弧圓周角與對頂圓心角的一半角度互補）得證。解法二：由余弦定理 題8-13 試設(shè)計一偏置曲柄滑塊機構(gòu)（圖a），設(shè)已知其滑塊的行程速比系數(shù)K=1.5，滑塊的沖程H=40mm，偏距e=15mm。并求其最大壓力角max。解：計算取作出滑塊的沖程H的兩極位C1及C2，作圓，作偏距線，兩者交點即為鉸鏈A的位置。量得各桿長度：題8-1 4圖a所示為一牛頭刨床的主傳動機構(gòu)，已知lAB=75mm，lDE=100mm，行程速比系數(shù)K=2，刨頭5的行程H=300mm，要求在整個行程中，推動刨頭5有較小的壓力角，試設(shè)計此機構(gòu)。解：計算 導(dǎo)