机械原理课后答案第8章

1、第8章作业8-1铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么 ？在以下列图所示四杆机构 ABCD中哪 些运动副为周转副？当其杆AB与AD重合时，该机构在运动上有何特点 ？并用作图法求出杆 3上E点的连杆曲线。答：转动副成为周转副的条件是：1最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和；2机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。图示ABCD四杆机构中C、D为周转副。当其杆AB与AD重合时，杆BE与CD也重合因此机构处于死点位置。8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点 为什么？ 答：机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为：1当极位夹角等于零时，就不

2、存在急回运动如下列图, 2原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。8-3四杆机构中的极位和死点有何异同8-4图a为偏心轮式容积泵；图 b为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。试绘出两种 泵的机构运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么？解 机构运动简图如右图所示，ABCD是双曲柄机构。因为主动圆盘 AB绕固定轴A作整周转动，而各翼板CD绕固定轴D转动，所以A、D为周转副，杆 AB、CD都是曲柄。8-5试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明它们各为何种机构。 图a曲柄摇杆机构图b为导杆机构。I (b)8-6如下列图，设己知四杆机构各构件的长度为a 240mm, b 600 mm,c 400

3、mm,d 500 mm。试问：1) 当取杆4为机架时，是否有曲柄存在 ？?如何获2) 假设各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的方法获得双曲柄机构和双摇杆机构得？3) 假设a、b、c三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构,d的取值范围为何解 因a+b=240+600=84£ 900=400+500=c+d且最短杆 1为连架轩.故当取杆4为机架时， 有曲柄存在。(2)、能。要使此此机构成为双曲柄机构，那么应取 1杆为机架；两使此机构成为双摇杆 机构，那么应取杆3为机架。要获得曲柄摇杆机构，d的取值范围应为440760mm。8-7图示为一偏置曲柄滑块机构，试求杆AB为曲柄的条件。

4、假设偏距e=0，那么杆AB为曲柄的条件是什么？解 如果杆AB能通过其垂直于滑块导路的两位置时，那么转动副A为周转副，故杆 AB为曲柄的条件是 AB+e < BC。假设偏距e=0,那么杆AB为曲柄的条件是 ABW BC8-8在图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为人28mm, l2 52mm, l3 50mm , 72mm, 试求：1) 当取杆4为机架时，该机构的极位夹角、杆3的最大摆角、最小传动角min和行程速比系数K;2) 当取杆1为机架时，将演化成何种类型的机构？为什么？并说明这时C、D两个转动副是周转副还是摆转副；3) 当取杆3为机架时，又将演化成何种机构？这时A、B两个转动副是否仍

5、为周转副？解怍出机构的两个极位，如图，并由图中量得:0 =18.6o, $ =70.6o, 丫 min=22.7 o180 180 18.6k12.3180 180 18.6(2)由l1+l4 w 12+13可知图示铰链四杆机构各杆长度符合杆长条件；小最短杆I为机架时，该机构将演化成双曲柄机构； 最短杆1参与构成的转动副 A、B都是周转副而C、 D为摆转副；3当取杆3为机架时，最短杆变为连杆，又将演化成双摇杆机构，此时A、B仍为周转副。8-9在图示的连杆机构中，各构件的尺寸为Iab 160mm, Ibc 260 mm,ICD 200mm, |ad 80mm,构件AB为原动件，沿顺时针方向匀速回

6、转，试确定1四杆机构ABCD的类型；2该四杆机构的最小传动角3滑块F的行程速比系数K。題图解 1由Iad +Ibc<I ab+I cd且最短杆AD为机架可知，图中四杆ABCD为双曲柄机构；作出四杆机构 ABCD传动角最小时的位置。见图并量得丫min=12o3作出滑块F的上、下两个极位及原动件AB与之对应的两个极位，并量得B=470。求出滑块F的行程速比系数为180 k180180471.71180478-10试说明对心曲柄滑块机构当以曲柄为主动件时，其传动角在何处最大？何处最小？解 在曲柄与导轨共线的两位置之一传动角最大，丫max=90 0；在曲柄与机架共线的两位置之一传动角最小，丫mi

7、n=arCOSLAB/lBC。8-11正弦机构图8 一 15b和导杆机构图8 22a中，当以曲柄为主动件时，最小传动角丫 min为多少？传动角按什么规律变化？解 丫 min=90O；传动角恒定不变。8-12图示为偏置导杆机构，试作出其在图示位置时的传动角以及机构的最小传动角及其出 现的位置，并确定机构为回转导杆机构的条件。解 传动角以及机构最小传动角及其出现的位置如以下列图所示。机构为 回转导杆机构的条件：ABC AC8-13如图8 57所示，当按给定的行程速度变化系数K设计曲柄摇杆机构时，试证明假设将固定铰链A的中心取在FG弧段上将不满足运动连续性要求。答 因这时机构的两极位 DCi, DC

8、2将分别在两个不连通的可行域内。8-14图示为一实验用小电炉的炉门装置，关闭时为位置Ei,开启时为位置 E2。试设计一个四杆机构来操作炉门的启闭各有关尺寸见图。开启时，炉门应向外开启，炉门与炉体不得 发生干预。而关闭时，炉门应有一个自动压向炉体的趋势图中S为炉门质心位置。B、C为两活动铰链所在位置。解1作出B2C2的位置；用作图法求出 A及D的位置，并作出机构在E2位置的运动简图， 见以下列图，并从图中量得Iab=i.AB=95 mmIad= i i.AD =335mmIcd= i i.CD=290mm2用怍图法在炉门上求得 B及C点位置，并作出机构在位置的运动图保存作图线。作图时将位置E1转

9、至位置E2,见图并量得Iab= i i.AB=92.5 mmIbc= i iBC=l 27.5 rnm8-15图示为公共汽车车门启闭机构。车门上铰链C沿水平直线移动，铰链 B绕固定铰链A转动，车门关闭位置与开启位置夹角为a=115 o AB1/C1C2, |bc=4OO mm, 1c1C2=550mm,试求构件AB的长度，验算最小传动角， 并绘出在运动中车门所占据的空间 作为公共 汽车的车门，要求其在启闭中所占据的空间越小越好。8-16图示为一的曲柄摇杆机构，现要求用一连杆将摇杆CD和滑块F联接起来，使摇杆的三个位置 C1D、C2D、C3D和滑块的三个位置 F1、F2、F3相对应图示尺寸系按解

10、 由题意知，此题实际是为按两连架汗摇杆与滑块的预定对应位置设计四扦机构的同Ief= ix EF2= l 30 mm。liD题。具体作图过程如以下列图所示。连杆的长度为8-17图示为某仪表中采用的摇杆滑块机构，假设滑块和摇杆的对应位置为Si=36mm,Si2=8mm , S23=9 mm ; $ 12=25 o,$ 23=35 o,摇杆的第n位置在铅垂方向上。滑块上铰链点取在B点，偏距e=28 mm,试确定曲柄和连杆长度。解此题属于按两连架轩预定的对应位置设计四杆机构问题。此问题可用反转法求解。曲柄长度，连杆长度 52.2 mm 见图中标注。8-18试设计图示的六杆机构。该机构当原动件I自y轴顺

11、时针转过$ 12=60 o时，构件3顺时针转过"=45 o恰与x轴重合。此时，滑块 6自Ei点移动到E2点，位移si2=20 mm。试确定铰链B及C的位置。用IABCD和摇杆滑块机构由题意知，所要设计的六杆机构ABCDEF是由铰链四杆机构CDE串联所组成，故此设计问题，可分解为两个四杆机构的设计问题。对于摇杆滑块机构 CDE的设计，就是确定活动铰链 C的位置，可用反转法设汁，具体 作法如以下列图所示。对于铰链四扦机构 ABCD的设计就是确定活动铰链 B的位置，也可用反转法设计, 具体作法如以下列图所示。8-19现欲设计一四杆机构翻书器。如下列图，当踩动脚踏板时，连杆上的肘点自M，移至

12、M :就可翻过一页书。 现固定铰链 A、D的位置，连架杆AB的长度及三个位置以及描点 M 的三个位置。试设计该四杆机构压重用以保证每次翻书时只翻过一页 十“町丫 R解：作图，并量得： AB=36mm, AD=47mm, CD=5mm,BC=10mm, BM=36mm, CM=44mm.V.乩礙8-20现需设计一铰链四杆机构，用以启闭汽车前灯的遮避窗门。图示为该门即连杆上的标线在运动过程中的五个位置，其参数如表8 3所示。试用解析法设计该四杆机构 其位置必须限定在图示长方形的有效空间内 。8-21图示为一用推拉缆操作的长杆夹持器，用一四杆机构ABCD来实现夹持动作。设两连架杆上标线的对应角度如下

13、列图，试确定该四杆机构各杆的长度。MA解：取AD为机架，并以适当比例尺作机架 AD及AB杆与DE杆的三对对应位置。此机构设计简要步骤如图保存作图线，机构各杆长度为:8-22图示为一汽车引擎油门控制装置。此装置由四杆机构ABCD、平行四边形机构DEFG及油门装置所组成，由绕0轴转动的油门踏板 01驱动可实现油门踏板与油门的协调配合动2的大小当踏板转20o时，AM与0A重合，DE与AD重合。030作。当油门踏板的转角分别为Oo 5o 15o及20o时，杆MAB相对应的转角分别为 Oo 32o 52o及63o逆时针方向，与之相应油门开启程度为 0o关闭卜14o 44o及6Oo全开四个状态。 现设Ia

14、d=12O mm，试以作图法设计此四杆机构 ABCD，并确定杆AB及CD的安装角度B 1ABCD 两解: 1由平行四边形机构特征知杆 CD的转角与油门开启角相同，故四杆机构连架杆 AB 及 CD 的三对对应角 a 12=32 0, $ 12=14 o; a 13=52 o, $ 13=44 0, a 14=63 o 0 14=60 o；且均为逆时针方向；2取相应比例尺作出机架AD如下列图；取BB为归并点，按点归并法设计此四杆机构保存全部作图线，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如下列图，现欲设计一铰链四杆机构，设摇杆CD的长Icd 75mm行程速比系数，机45，试求曲柄的长架AD的长度为lAD 100mm ,摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为度1ab和连杆的长度1bc有两组解8-24如下列图，设破碎机的行程速度变化系数，颚板长度曲柄长度Iad =80 mm。求连杆的长度，并验算最小传动角 nk 11.5 1180 180 36解：先计算k 11.5 1再以相应比例尺卩i.作图可得两个解：(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 颚板摆角 $ =35o,min 是否在允许的范围内。k 11.5 118018036解：先计算k 11.5 1取相应比例尺卩i作出摇杆CD的两极限位置 C1D及C2D和固定铰链 A所 在圆S1保存作图线。-如下列图，以 C2为圆心、2AB为半径作圆，同时以 F为圆心2FC2为半径作圆，两圆交 于点E，作C2E的延长线与圆S1的交点，即为铰链 A的位置。由图知：Ibc=卩 i. AC1+lAB=310mm丫 min= 丫 、'=45o>40o8-25图示为一牛头刨床的主传动

17、机构，Iab=75 mm, Ide=100 mm,行程速度变化系数K=2，刨头5的行程H=300 mm。要求在整个行程中，推动刨头 5有较小的压力角，试设计此机构。解先算导杆的摆角180匕60取相应比例尺卩i作图，由图可得导杆机构导杆和机架的长度为:Lcd=i.CD=300mm, I ac=卩 i.AC=150mm;导杆端点D的行程D1D2=E1E2=H/ i i为了使推动刨头5在整行程中有较小压力角，刨头导路的位置h成为H=l CD(1+COS( 0点津 此题属于按行程速比系数 K设计四杆机构问题，需要注意的是：导杆CD的最大摆角与机构极位夹角相等：因H=300mm，且要求在整个行中刨头运动

18、压力角较小。所以取 CDi=CD2=300mm,贝V DiD2=H=300mm。8-26某装配线需设计一输送工件的四杆机构，要求将工件从传递带Ci经图示中间位置输送到传送带 C2上。给定工件的三个方位为：Mi204, -30, 0 2i=0o； M2144, 80, 0 22=22 o；M334, 100,0 23=68 0。初步预选两个固定铰链的位置为A0 , 0、D34，一 83。试用解解由题可知，此题属于按预定的连杆位置用解析法设汁四杆机构问题,35150280? ? ?解：1将a , $的三组对应值带入式8-17初选a 0= $ 0=0Cos(a + a 0)=p0COS( $ + $

19、 0)+p1COS( $ + $ 0)-( a + a 0)+p2N=3，并已预选xa, yA和xd, yD坐标值，具体计算过程略。8-27如下列图，设要求四杆机构两连架杆的三组对应位置分别为75 ,3125 ,3 105。试以解析法设计此四杆机构。cos35 p0 cos50 p1 cos(50 35) p2cos80 p0cos75 p1 cos(75 80 ) p2得 cos125 p0 cos105 p1 cos(105 125) p2解之得计算到小数点后四位P0=1.5815, p1=-1.2637, p22如下列图，求各杆的相对长度，得 n=c/a=p0m _l2 n2 1 2lp21.58313求各杆的长度：得8-28试用解析法设计一曲柄滑块机构，设滑块的行程速度变化系数K=1 . 5，滑块的冲程H=50 mm，偏距e=20 mm。并求其最大压力角a max。k 11.5 1180 180 36解：计算