機(jī)械原理課后答案第8章

1、第8章作業(yè)8-1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，轉(zhuǎn)動(dòng)副成為周轉(zhuǎn)副的條件是什么 ？在以下列圖所示四桿機(jī)構(gòu) ABCD中哪 些運(yùn)動(dòng)副為周轉(zhuǎn)副？當(dāng)其桿AB與AD重合時(shí)，該機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)上有何特點(diǎn) ？并用作圖法求出桿 3上E點(diǎn)的連桿曲線。答：轉(zhuǎn)動(dòng)副成為周轉(zhuǎn)副的條件是：1最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和；2機(jī)構(gòu)中最短桿上的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為周轉(zhuǎn)副。圖示ABCD四桿機(jī)構(gòu)中C、D為周轉(zhuǎn)副。當(dāng)其桿AB與AD重合時(shí)，桿BE與CD也重合因此機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置。8-2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)以曲柄為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)是否一定存在急回運(yùn)動(dòng)，且一定無(wú)死點(diǎn) 為什么？ 答：機(jī)構(gòu)不一定存在急回運(yùn)動(dòng)，但一定無(wú)死點(diǎn)，因?yàn)椋?當(dāng)極位夾角等于零時(shí)，就不

2、存在急回運(yùn)動(dòng)如下列圖, 2原動(dòng)件能做連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以一定無(wú)死點(diǎn)。8-3四桿機(jī)構(gòu)中的極位和死點(diǎn)有何異同8-4圖a為偏心輪式容積泵；圖 b為由四個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成的轉(zhuǎn)動(dòng)翼板式容積泵。試?yán)L出兩種 泵的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并說(shuō)明它們?yōu)楹畏N四桿機(jī)構(gòu)，為什么？解 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如右圖所示，ABCD是雙曲柄機(jī)構(gòu)。因?yàn)橹鲃?dòng)圓盤(pán) AB繞固定軸A作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，而各翼板CD繞固定軸D轉(zhuǎn)動(dòng)，所以A、D為周轉(zhuǎn)副，桿 AB、CD都是曲柄。8-5試畫(huà)出圖示兩種機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并說(shuō)明它們各為何種機(jī)構(gòu)。 圖a曲柄搖桿機(jī)構(gòu)圖b為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。I (b)8-6如下列圖，設(shè)己知四桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的長(zhǎng)度為a 240mm, b 600 mm,c 400

3、mm,d 500 mm。試問(wèn)：1) 當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，是否有曲柄存在 ？?如何獲2) 假設(shè)各桿長(zhǎng)度不變，能否以選不同桿為機(jī)架的方法獲得雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)得？3) 假設(shè)a、b、c三桿的長(zhǎng)度不變，取桿4為機(jī)架，要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu),d的取值范圍為何解 因a+b=240+600=84£ 900=400+500=c+d且最短桿 1為連架軒.故當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)， 有曲柄存在。(2)、能。要使此此機(jī)構(gòu)成為雙曲柄機(jī)構(gòu)，那么應(yīng)取 1桿為機(jī)架；兩使此機(jī)構(gòu)成為雙搖桿 機(jī)構(gòu)，那么應(yīng)取桿3為機(jī)架。要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，d的取值范圍應(yīng)為440760mm。8-7圖示為一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，試求桿AB為曲柄的條件。

4、假設(shè)偏距e=0，那么桿AB為曲柄的條件是什么？解 如果桿AB能通過(guò)其垂直于滑塊導(dǎo)路的兩位置時(shí)，那么轉(zhuǎn)動(dòng)副A為周轉(zhuǎn)副，故桿 AB為曲柄的條件是 AB+e < BC。假設(shè)偏距e=0,那么桿AB為曲柄的條件是 ABW BC8-8在圖所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿的長(zhǎng)度為人28mm, l2 52mm, l3 50mm , 72mm, 試求：1) 當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)的極位夾角、桿3的最大擺角、最小傳動(dòng)角min和行程速比系數(shù)K;2) 當(dāng)取桿1為機(jī)架時(shí)，將演化成何種類型的機(jī)構(gòu)？為什么？并說(shuō)明這時(shí)C、D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副；3) 當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，又將演化成何種機(jī)構(gòu)？這時(shí)A、B兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是否仍

5、為周轉(zhuǎn)副？解怍出機(jī)構(gòu)的兩個(gè)極位，如圖，并由圖中量得:0 =18.6o, $ =70.6o, 丫 min=22.7 o180 180 18.6k12.3180 180 18.6(2)由l1+l4 w 12+13可知圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度符合桿長(zhǎng)條件；小最短桿I為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)將演化成雙曲柄機(jī)構(gòu)； 最短桿1參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副 A、B都是周轉(zhuǎn)副而C、 D為擺轉(zhuǎn)副；3當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，最短桿變?yōu)檫B桿，又將演化成雙搖桿機(jī)構(gòu)，此時(shí)A、B仍為周轉(zhuǎn)副。8-9在圖示的連桿機(jī)構(gòu)中，各構(gòu)件的尺寸為Iab 160mm, Ibc 260 mm,ICD 200mm, |ad 80mm,構(gòu)件AB為原動(dòng)件，沿順時(shí)針?lè)较騽蛩倩?/p>

6、轉(zhuǎn)，試確定1四桿機(jī)構(gòu)ABCD的類型；2該四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角3滑塊F的行程速比系數(shù)K。題圖解 1由Iad +Ibc<I ab+I cd且最短桿AD為機(jī)架可知，圖中四桿ABCD為雙曲柄機(jī)構(gòu)；作出四桿機(jī)構(gòu) ABCD傳動(dòng)角最小時(shí)的位置。見(jiàn)圖并量得丫min=12o3作出滑塊F的上、下兩個(gè)極位及原動(dòng)件AB與之對(duì)應(yīng)的兩個(gè)極位，并量得B=470。求出滑塊F的行程速比系數(shù)為180 k180180471.71180478-10試說(shuō)明對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)當(dāng)以曲柄為主動(dòng)件時(shí)，其傳動(dòng)角在何處最大？何處最??？解 在曲柄與導(dǎo)軌共線的兩位置之一傳動(dòng)角最大，丫max=90 0；在曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一傳動(dòng)角最小，丫mi

7、n=arCOSLAB/lBC。8-11正弦機(jī)構(gòu)圖8 一 15b和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)圖8 22a中，當(dāng)以曲柄為主動(dòng)件時(shí)，最小傳動(dòng)角丫 min為多少？傳動(dòng)角按什么規(guī)律變化？解 丫 min=90O；傳動(dòng)角恒定不變。8-12圖示為偏置導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，試作出其在圖示位置時(shí)的傳動(dòng)角以及機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角及其出 現(xiàn)的位置，并確定機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的條件。解 傳動(dòng)角以及機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角及其出現(xiàn)的位置如以下列圖所示。機(jī)構(gòu)為 回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的條件：ABC AC8-13如圖8 57所示，當(dāng)按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，試證明假設(shè)將固定鉸鏈A的中心取在FG弧段上將不滿足運(yùn)動(dòng)連續(xù)性要求。答 因這時(shí)機(jī)構(gòu)的兩極位 DCi, DC

8、2將分別在兩個(gè)不連通的可行域內(nèi)。8-14圖示為一實(shí)驗(yàn)用小電爐的爐門(mén)裝置，關(guān)閉時(shí)為位置Ei,開(kāi)啟時(shí)為位置 E2。試設(shè)計(jì)一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)來(lái)操作爐門(mén)的啟閉各有關(guān)尺寸見(jiàn)圖。開(kāi)啟時(shí)，爐門(mén)應(yīng)向外開(kāi)啟，爐門(mén)與爐體不得 發(fā)生干預(yù)。而關(guān)閉時(shí)，爐門(mén)應(yīng)有一個(gè)自動(dòng)壓向爐體的趨勢(shì)圖中S為爐門(mén)質(zhì)心位置。B、C為兩活動(dòng)鉸鏈所在位置。解1作出B2C2的位置；用作圖法求出 A及D的位置，并作出機(jī)構(gòu)在E2位置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖， 見(jiàn)以下列圖，并從圖中量得Iab=i.AB=95 mmIad= i i.AD =335mmIcd= i i.CD=290mm2用怍圖法在爐門(mén)上求得 B及C點(diǎn)位置，并作出機(jī)構(gòu)在位置的運(yùn)動(dòng)圖保存作圖線。作圖時(shí)將位置E1轉(zhuǎn)

9、至位置E2,見(jiàn)圖并量得Iab= i i.AB=92.5 mmIbc= i iBC=l 27.5 rnm8-15圖示為公共汽車車門(mén)啟閉機(jī)構(gòu)。車門(mén)上鉸鏈C沿水平直線移動(dòng)，鉸鏈 B繞固定鉸鏈A轉(zhuǎn)動(dòng)，車門(mén)關(guān)閉位置與開(kāi)啟位置夾角為a=115 o AB1/C1C2, |bc=4OO mm, 1c1C2=550mm,試求構(gòu)件AB的長(zhǎng)度，驗(yàn)算最小傳動(dòng)角， 并繪出在運(yùn)動(dòng)中車門(mén)所占據(jù)的空間 作為公共 汽車的車門(mén)，要求其在啟閉中所占據(jù)的空間越小越好。8-16圖示為一的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，現(xiàn)要求用一連桿將搖桿CD和滑塊F聯(lián)接起來(lái)，使搖桿的三個(gè)位置 C1D、C2D、C3D和滑塊的三個(gè)位置 F1、F2、F3相對(duì)應(yīng)圖示尺寸系按解

10、 由題意知，此題實(shí)際是為按兩連架汗搖桿與滑塊的預(yù)定對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四扦機(jī)構(gòu)的同Ief= ix EF2= l 30 mm。liD題。具體作圖過(guò)程如以下列圖所示。連桿的長(zhǎng)度為8-17圖示為某儀表中采用的搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，假設(shè)滑塊和搖桿的對(duì)應(yīng)位置為Si=36mm,Si2=8mm , S23=9 mm ; $ 12=25 o,$ 23=35 o,搖桿的第n位置在鉛垂方向上?；瑝K上鉸鏈點(diǎn)取在B點(diǎn)，偏距e=28 mm,試確定曲柄和連桿長(zhǎng)度。解此題屬于按兩連架軒預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)問(wèn)題。此問(wèn)題可用反轉(zhuǎn)法求解。曲柄長(zhǎng)度，連桿長(zhǎng)度 52.2 mm 見(jiàn)圖中標(biāo)注。8-18試設(shè)計(jì)圖示的六桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)當(dāng)原動(dòng)件I自y軸順

11、時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)$ 12=60 o時(shí)，構(gòu)件3順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)"=45 o恰與x軸重合。此時(shí)，滑塊 6自Ei點(diǎn)移動(dòng)到E2點(diǎn)，位移si2=20 mm。試確定鉸鏈B及C的位置。用IABCD和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)由題意知，所要設(shè)計(jì)的六桿機(jī)構(gòu)ABCDEF是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)CDE串聯(lián)所組成，故此設(shè)計(jì)問(wèn)題，可分解為兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。對(duì)于搖桿滑塊機(jī)構(gòu) CDE的設(shè)計(jì)，就是確定活動(dòng)鉸鏈 C的位置，可用反轉(zhuǎn)法設(shè)汁，具體 作法如以下列圖所示。對(duì)于鉸鏈四扦機(jī)構(gòu) ABCD的設(shè)計(jì)就是確定活動(dòng)鉸鏈 B的位置，也可用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì), 具體作法如以下列圖所示。8-19現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)翻書(shū)器。如下列圖，當(dāng)踩動(dòng)腳踏板時(shí)，連桿上的肘點(diǎn)自M，移至

12、M :就可翻過(guò)一頁(yè)書(shū)。 現(xiàn)固定鉸鏈 A、D的位置，連架桿AB的長(zhǎng)度及三個(gè)位置以及描點(diǎn) M 的三個(gè)位置。試設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)壓重用以保證每次翻書(shū)時(shí)只翻過(guò)一頁(yè) 十“町丫 R解：作圖，并量得： AB=36mm, AD=47mm, CD=5mm,BC=10mm, BM=36mm, CM=44mm.V.乩礙8-20現(xiàn)需設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，用以啟閉汽車前燈的遮避窗門(mén)。圖示為該門(mén)即連桿上的標(biāo)線在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的五個(gè)位置，其參數(shù)如表8 3所示。試用解析法設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu) 其位置必須限定在圖示長(zhǎng)方形的有效空間內(nèi) 。8-21圖示為一用推拉纜操作的長(zhǎng)桿夾持器，用一四桿機(jī)構(gòu)ABCD來(lái)實(shí)現(xiàn)夾持動(dòng)作。設(shè)兩連架桿上標(biāo)線的對(duì)應(yīng)角度如下

13、列圖，試確定該四桿機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度。MA解：取AD為機(jī)架，并以適當(dāng)比例尺作機(jī)架 AD及AB桿與DE桿的三對(duì)對(duì)應(yīng)位置。此機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要步驟如圖保存作圖線，機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度為:8-22圖示為一汽車引擎油門(mén)控制裝置。此裝置由四桿機(jī)構(gòu)ABCD、平行四邊形機(jī)構(gòu)DEFG及油門(mén)裝置所組成，由繞0軸轉(zhuǎn)動(dòng)的油門(mén)踏板 01驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)油門(mén)踏板與油門(mén)的協(xié)調(diào)配合動(dòng)2的大小當(dāng)踏板轉(zhuǎn)20o時(shí)，AM與0A重合，DE與AD重合。030作。當(dāng)油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)角分別為Oo 5o 15o及20o時(shí)，桿MAB相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角分別為 Oo 32o 52o及63o逆時(shí)針?lè)较颍c之相應(yīng)油門(mén)開(kāi)啟程度為 0o關(guān)閉卜14o 44o及6Oo全開(kāi)四個(gè)狀態(tài)。 現(xiàn)設(shè)Ia

14、d=12O mm，試以作圖法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu) ABCD，并確定桿AB及CD的安裝角度B 1ABCD 兩解: 1由平行四邊形機(jī)構(gòu)特征知桿 CD的轉(zhuǎn)角與油門(mén)開(kāi)啟角相同，故四桿機(jī)構(gòu)連架桿 AB 及 CD 的三對(duì)對(duì)應(yīng)角 a 12=32 0, $ 12=14 o; a 13=52 o, $ 13=44 0, a 14=63 o 0 14=60 o；且均為逆時(shí)針?lè)较颍?取相應(yīng)比例尺作出機(jī)架AD如下列圖；取BB為歸并點(diǎn)，按點(diǎn)歸并法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)保存全部作圖線，并量得：Iab=卩 i.AB=92mm, Iad=卩 i.AD=120mm, Ibc=卩 i.BC=180mm, Icd=卩 i.CD=34mm;3 1

15、=92o 3 2=102oA.8-23如下列圖，現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)搖桿CD的長(zhǎng)Icd 75mm行程速比系數(shù)，機(jī)45，試求曲柄的長(zhǎng)架AD的長(zhǎng)度為lAD 100mm ,搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架間的夾角為度1ab和連桿的長(zhǎng)度1bc有兩組解8-24如下列圖，設(shè)破碎機(jī)的行程速度變化系數(shù)，顎板長(zhǎng)度曲柄長(zhǎng)度Iad =80 mm。求連桿的長(zhǎng)度，并驗(yàn)算最小傳動(dòng)角 nk 11.5 1180 180 36解：先計(jì)算k 11.5 1再以相應(yīng)比例尺卩i.作圖可得兩個(gè)解：(1) l ab= i. (AC 2-AC 1)/2 =49.5mm, i bc=卩 i. (AC 2+AC 1(2) l ab=i. (AC

16、1-AC2)/2 =22mm, l bc=卩 i. (AC 2+AC 1)/2=48mmIcd=300 mm 顎板擺角 $ =35o,min 是否在允許的范圍內(nèi)。k 11.5 118018036解：先計(jì)算k 11.5 1取相應(yīng)比例尺卩i作出搖桿CD的兩極限位置 C1D及C2D和固定鉸鏈 A所 在圓S1保存作圖線。-如下列圖，以 C2為圓心、2AB為半徑作圓，同時(shí)以 F為圓心2FC2為半徑作圓，兩圓交 于點(diǎn)E，作C2E的延長(zhǎng)線與圓S1的交點(diǎn)，即為鉸鏈 A的位置。由圖知：Ibc=卩 i. AC1+lAB=310mm丫 min= 丫 、'=45o>40o8-25圖示為一牛頭刨床的主傳動(dòng)

17、機(jī)構(gòu)，Iab=75 mm, Ide=100 mm,行程速度變化系數(shù)K=2，刨頭5的行程H=300 mm。要求在整個(gè)行程中，推動(dòng)刨頭 5有較小的壓力角，試設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。解先算導(dǎo)桿的擺角180匕60取相應(yīng)比例尺卩i作圖，由圖可得導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿和機(jī)架的長(zhǎng)度為:Lcd=i.CD=300mm, I ac=卩 i.AC=150mm;導(dǎo)桿端點(diǎn)D的行程D1D2=E1E2=H/ i i為了使推動(dòng)刨頭5在整行程中有較小壓力角，刨頭導(dǎo)路的位置h成為H=l CD(1+COS( 0點(diǎn)津 此題屬于按行程速比系數(shù) K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)問(wèn)題，需要注意的是：導(dǎo)桿CD的最大擺角與機(jī)構(gòu)極位夾角相等：因H=300mm，且要求在整個(gè)行中刨頭運(yùn)動(dòng)

18、壓力角較小。所以取 CDi=CD2=300mm,貝V DiD2=H=300mm。8-26某裝配線需設(shè)計(jì)一輸送工件的四桿機(jī)構(gòu)，要求將工件從傳遞帶Ci經(jīng)圖示中間位置輸送到傳送帶 C2上。給定工件的三個(gè)方位為：Mi204, -30, 0 2i=0o； M2144, 80, 0 22=22 o；M334, 100,0 23=68 0。初步預(yù)選兩個(gè)固定鉸鏈的位置為A0 , 0、D34，一 83。試用解解由題可知，此題屬于按預(yù)定的連桿位置用解析法設(shè)汁四桿機(jī)構(gòu)問(wèn)題,35150280? ? ?解：1將a , $的三組對(duì)應(yīng)值帶入式8-17初選a 0= $ 0=0Cos(a + a 0)=p0COS( $ + $

19、 0)+p1COS( $ + $ 0)-( a + a 0)+p2N=3，并已預(yù)選xa, yA和xd, yD坐標(biāo)值，具體計(jì)算過(guò)程略。8-27如下列圖，設(shè)要求四桿機(jī)構(gòu)兩連架桿的三組對(duì)應(yīng)位置分別為75 ,3125 ,3 105。試以解析法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。cos35 p0 cos50 p1 cos(50 35) p2cos80 p0cos75 p1 cos(75 80 ) p2得 cos125 p0 cos105 p1 cos(105 125) p2解之得計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后四位P0=1.5815, p1=-1.2637, p22如下列圖，求各桿的相對(duì)長(zhǎng)度，得 n=c/a=p0m _l2 n2 1 2lp21.58313求各桿的長(zhǎng)度：得8-28試用解析法設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，設(shè)滑塊的行程速度變化系數(shù)K=1 . 5，滑塊的沖程H=50 mm，偏距e=20 mm。并求其最大壓力角a max。k 11.5 1180 180 36解：計(jì)算