機(jī)械原理 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

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1什么是連桿、連架桿、連桿機(jī)構(gòu)？連桿機(jī)構(gòu)適用于什么場合？不適用于什么場合？2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式是什么？它有哪幾種演化方法？其演化的目的何在？

3什么叫整轉(zhuǎn)副、擺轉(zhuǎn)副？什么叫曲柄？曲柄一定是最短構(gòu)件嗎？機(jī)構(gòu)中有整轉(zhuǎn)副的條件是什么？

4什么是連桿機(jī)構(gòu)的急回特性？它用什么來表達(dá)？什么叫極位夾角？它與機(jī)構(gòu)的急回特性有何關(guān)系？

5什么叫連桿機(jī)構(gòu)的壓力角、傳動(dòng)角？四桿機(jī)構(gòu)的最大壓力角發(fā)生在什么位置？研究傳動(dòng)角的意義是什么？

6什么叫\(zhòng)死點(diǎn)\？它在什么狀況下發(fā)生？與\自鎖\有何本質(zhì)區(qū)別？如何利用和避免\死點(diǎn)\位置？

7平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本命題有哪些？設(shè)計(jì)方法有哪些？它們分別適用在什么設(shè)計(jì)條件下？

8按給定連桿位置或按給定兩連架桿位置用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，各分別最多能確切滿足幾個(gè)或幾組位置？

9鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)曲柄的條件是什么？

10何為連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角γ？傳動(dòng)角大小對(duì)四桿機(jī)構(gòu)的工作有何影響？

11鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在死點(diǎn)位置時(shí)，推動(dòng)力任意增大也不能使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，這與機(jī)構(gòu)的自鎖現(xiàn)象是否一致?試加以說明？

12一對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若以滑塊為機(jī)架，則將演化成直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)（定塊機(jī)構(gòu)，或移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）機(jī)構(gòu)。

13在圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若機(jī)構(gòu)以AB桿為機(jī)架時(shí)，則為雙曲柄機(jī)構(gòu)；以BC桿為機(jī)架時(shí)，則為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)；以CD桿為機(jī)架時(shí)，則為雙搖桿機(jī)構(gòu)；以AD桿為機(jī)架時(shí)，則為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。14在偏距e>0條件下，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具有急回特性。

15在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄和機(jī)架兩次共線位置時(shí)出現(xiàn)最小傳動(dòng)角。

16機(jī)構(gòu)的壓力角是指作用在從動(dòng)件上力的作用線方向與作用點(diǎn)速度方向之間的夾角，壓力角愈大，則機(jī)構(gòu)效率的傳力效應(yīng)越差。

17機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí)，其傳動(dòng)角γ為0度，壓力角α為90度。

18鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)最短桿和最長桿長度之和大于其它兩桿長度之和時(shí)，只能獲得雙搖桿機(jī)構(gòu)

19在平面四桿機(jī)構(gòu)中，能實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，搖擺導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)．

20在搖擺導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，導(dǎo)桿擺角等于30o，其行程速比系數(shù)Ｋ的值為1.4．

21在搖擺導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，若以曲柄為原動(dòng)件時(shí)，該機(jī)構(gòu)的壓力角為0度，其傳動(dòng)角為90度．22一對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若改為以曲柄為機(jī)架，則將演化為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)．

23設(shè)計(jì)一平面連桿機(jī)構(gòu)，給定條件為：主動(dòng)曲柄繞軸心Ａ作等速回轉(zhuǎn)，從動(dòng)件滑塊作往復(fù)移動(dòng)，其動(dòng)程

E1E2?250mm，行程速比系數(shù)

K?1.5，其他參數(shù)如下圖。

（ｌ）擬定該平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖；

（２）確定該機(jī)構(gòu)的幾何尺寸。解題要點(diǎn)：按所給條件進(jìn)行分析，選取導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)為基本機(jī)構(gòu)。（1）計(jì)算極位夾角?

??ADC1?（2）過Ａ點(diǎn)作地基面垂錢交手Ｄ點(diǎn)，以Ｄ點(diǎn)為頂點(diǎn)，以ＡＤ為角平分錢作2（3）計(jì)算導(dǎo)桿長度

K?11.5?1????180??180??36?K?11.5?1lC1O?

lE1E22?lDC1sin?2

lDC1?lE1E22sin?2?250mm?404mm2sin18?（4）過A點(diǎn)作AB1垂直干C1D交于B1點(diǎn)，在擺桿B1處裝一滑塊。再連接C1E1得一導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，下圖解所示E1C1DAB便是所求的平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖。（5）確定機(jī)構(gòu)的幾何尺寸

lAB?lADsin

?2?(150?sin18?)mm?46.35mmlDO?lDC1cos

?2?(404?cos18?)mm?384mmlMC?(350?150)?lDO?(500?384)mm?116mm2222lC1E1?lC?l?l?(250?250?l)MMECMCO1111?1162?(500?125)2mm?392.53mm

24在圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，其桿長為a?45mm，b?55mm，而另兩個(gè)桿的長度之和為：

c?d?125mm，要求構(gòu)成一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，c、d的長度應(yīng)為多少？

解：根據(jù)有曲柄條件：lmin?lmax?l2?l3，且lmin為連架桿，可知

a?lmind?lmaxb?l2c?l3，

則有a?d?b?c(1)考慮極限狀態(tài)有a?d?b?c(2)又c?d?125故d?125?c(3)

將(3)代入(2)得：a?125?c?bn?c

2c?125?a?b?125?45?55?115故

c?1152?57.5mmd?125?57.5?67.5mm同理若c為最大時(shí)，則d?57.5mm,c?67.5mm。

25圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，lAB?50mm，lBC?80mm，

lCD?90mm，問：lAD為何值時(shí)（給出一取值范圍），該機(jī)構(gòu)成

為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。解：（1）AD不能成為最短桿

（2）AD為最長桿時(shí)l?l?l?llAD?80?90?50?120mmADABBCCD（3）AD為中等長，

lAB?lCD?lAD?lBClAD?50?90?80?60mmCD為最長桿時(shí)，

?60mm?lAD?120mm

26已知圖示六桿機(jī)構(gòu)，原動(dòng)件AB作等速回轉(zhuǎn)。試用作圖法確定：（1）滑塊5的沖程H；（2）滑塊5來回行程的平均速度是否一致？行程速度變化系數(shù)K值；（3）滑塊處的最小傳

動(dòng)角?min（保存作圖線）。

解：

12)?0.002?17?0.0341）H??l(FF

2）不相

180???180??42?等。K???1.61180???180??42?（3）?min?69?

27設(shè)計(jì)平面六桿機(jī)構(gòu)（如圖）。已知構(gòu)件長度

lAD?lCD?380mm，滑塊

行程s?E1E2?260mm，

要求滑塊在極限位置E1、E2時(shí)的機(jī)構(gòu)壓力角?1??2?30?。（1）計(jì)算各構(gòu)件長度lAB、lBC和

lCE。

（2）設(shè)滑塊工作行程由E1至E2的平均速度vm?0.52m/s，求曲柄轉(zhuǎn)速。解：（1）由?1??2，知搖桿CD的搖擺極限位置是左右對(duì)稱的。設(shè)其擺角為?，則

?2?arcsin(s2lCD)?arcsin(0.3421)?20?

lcos?2lCE?CD?714mmsin30?在?DE2C2中，

在?AC1D中，AC1?2lADcos55??436mm在?AC2D中，AC2?2lADcos35??623mm故lAB?93.5mmlBC?529.5mmlCE?712.5mm

（2）曲柄極位夾角??20?，工作行程轉(zhuǎn)角?1?180????200?工作行程時(shí)間t1?svm?0.5s曲柄轉(zhuǎn)速28設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。已知連桿BC的兩個(gè)給定位置B1C1和B2C2如下圖，試用圖解法確定機(jī)架上固定鉸鏈A、D的位置，使得兩連架桿

n?60?200?66.7r/min0.5?360

AB和CD在位置1和2的瞬時(shí)角速比均為

?AB?2?CD。

解：（1）延長C1B1和C2B2相交于P，設(shè)P為兩連架桿在兩位置時(shí)的瞬心；

（2）分別作B1B2和C1C2連線的中垂線mb和mc；（3）過P作任一直線交mc于D?，作線段PD?的中點(diǎn)A?；

（4）過A?作mc的平行線交mb于A，延長PA交mc于D，則A、D為所求機(jī)架鉸鏈位置。

29圖示為一發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)。現(xiàn)已選定y?60mm，

e?200mm，搖桿DE以鉛垂線為對(duì)稱線左右搖擺，搖擺半角

??30?，要求活塞（滑塊）的行

程H?400mm，行程速度變化系數(shù)K?1.4，并已知

lCD:lDE?3:4，lEF:lDE?2:1，

試用圖解法確定各桿長度。（建議

m/mm）取比例尺?l?0.01解：因DE桿對(duì)稱于鉛垂位置搖擺，且??30?，故有：

按給定K設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD的作圖如下圖，其中極位夾角

E?E???F?F???H?400mmlDE?E?E???400mm

lCD?(34)lDE?300mmlEF?2lDE?800mm??180(K?1)(K?1)?30??l?10mmmm

lAB?(12)(AC???AC?)?l?120mmlBC?BC??l?360mm

30畫出圖示機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角，并求出有最小傳動(dòng)角存在時(shí)的?值，圖示機(jī)構(gòu)中AC?AB?DC（?角以AC連線為量度的起始線）。解：當(dāng)??0時(shí)，最小傳動(dòng)角?min?0

壓力角??90?

31設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知曲柄長度

lAB?15mm，偏距e?10mm，要求最小傳動(dòng)角

?min?60?。（1）確定連桿的長度lBC;

（2）畫出滑塊的極限位置；（3）標(biāo)出極

位夾角?及行程H;（4）確定行程速比系數(shù)K。解：（1）AB?向下時(shí)，有

?min，由圖解

lBC?51mm；

（2）如圖C1、C2；

（3）?、H如圖示，??8?，H=31.5mm；（4）

32圖示為一偏心輪機(jī)構(gòu)。

（1）寫出構(gòu)件1能成為曲柄的條件；

（2）在圖中畫出滑塊3的兩個(gè)極限位置；

（