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1、第 3 章14 如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为 ，240am, 。试问:60bm40,50cdm1)当取杆 4 为机架时，是否有曲柄存在 ? 2)若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构?如何获得? 3)若 a、 bc 三杆的长度不变，取杆 4 为机架，要获得曲柄摇杆机构 ,d 的取值范围应为何值? : 解 (1)因 a+b=240+600=840900=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，则应取 1 杆为机架；两使此机构成为双摇杆机构，则应取杆 3 为机架。(3)要获得
2、曲柄摇杆机构, d 的取值范围应为 240760mm。14 在图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为 ， ， ，1l28m2l5m3l504l，试求:72m1)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 和行程速比系数 K;in2)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 两个转动副是否仍为周转副?解 (1)怍出机构的两个极位，如图, 并由图中量得：=18.6, =70.6, min=22.7 18018.62.3k(2)由 28+72 5
3、2+50可知图示铰链四杆机构各杆长度符合杆长条件；小最短杆 l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。31 设计一曲柄滑块机构，设已知滑块的行程速度变化系数 K=15，滑块的冲程 H=50 mm，偏距 e=20 mm。并求其最大压力角 max。解：计算 并取相应比例尺 l 根据滑块的行程 H 作出极位1.58036k及作 圆，作偏距线，两者的交点即铰链所在的位置，由图可得：lAB= l. (AC2-AC1)/2 =17mm, lBC= l
4、. (AC2+AC1)/2=36mm16试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号 P， ，直接标注在图上)（a）参考答案：(b)参考答案： 参考答案：参考答案：(e)参考答案： 17在图示的四杆机构中，L AB=60mm，L CD=90mm,LAD=LBC=120mm, 2=10rad/s,试用瞬心法求：1)当 =165 时，点的速度 vc；2)当 =165 时，构件 3 的 BC 线上速度最小的一点 E 的位置及速度的大小；3)当 VC=0 时， 角之值 (有两个解)。参考答案： （3 分）（2 分）（3 分）20 在图示的摇块机构中，已知 lAB=30mm，l AC=100mm，l
5、 BD=50 mm,lDE=40 mm，曲柄以等角速度 l=40radS 回转，试用图解法求机构在 1=45 位置时，点 D 及 E 的速度和加速度，以及构件 2 的角速度和角加速度。解 (1)以 l 作机构运动简图 (a)所示。(2)速度分析：以 C 为重合点，有vC2 = vB + vC2B = vC3 + vC2C3大小 ? 1lAB ? 0 方向 ? AB BC /BC以 l 作速度多边形图 (b)，再根据速度影像原理，作 bdeBDE 求得 d 及 e，由图可得vD= vpd=023 msvE= vpe=0.173m/s 2= vbc2/lBC=2 rad/s(顺时针 )(3)加速度
6、分析：以 C 为重合点，有aC2 = aB + anC2B + atC2B = aC3 + akC2C3 + arC2C3大小 12lAB 22lBC ? 0 2 3vC2C3 ?方向 BA CB BC BC /BC其中 anC2B= 22lBC=0.49 m s2，a kC2C3=2 3vC2C3=0.7ms 2，以 a 作加速度多边形如图 (c)所示，由图可得 aD= apd=0.6 4m/S2aE= ape=2.8m/s2 2=atC2B/lBC= an2C2/lBC=8.36rad/s2(顺时针)22 在图（ a）示的机构中，已知 lAE=70 mm,；l AB=40mm，l EF=6
7、0mm,lDE=35 mm,lCD=75mm,lBC=50mm原动件以等角速度 1=10rad/s 回转试以图解法求机构在 1=50。位置时点 C 的速度 Vc 和加速度 a c解： 1）速度分析：以 F 为重合点有vF4=vF5=vF1+vF5F1以 l 作速度多边形图如图 (b)得，f 4(f5)点，再利用速度影像求得 b 及 d 点根据 vC=vB+vCB=vD+vCD继续作速度图，矢量 pc 就代表了 vC2）加速度分析：根据 a F4= an F4+ a tF4= a F1+ ak F5F1+ ar F5F1以 a 作加速度多边形图 (c)，得 f4(f5)点，再利用加速度影像求得
8、b及 d点。根据 aC=aB+anCB+atCB=aD+anCD+atCD 继续作图，则矢量 p c就代表了 aC则求得vC= vpc=0.69 msaC= apc=3ms 226 图示为一实验用小电炉的炉门装置，关闭时为位置 E1，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涉。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，见下图，并从图中量得lAB= l.A
9、B=95 mmlAD= l.AD =335mmlCD= l.CD=290mm(2)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(保留作图线)。作图时将位置 E1 转至位置 E2，见图并量得lAB= l.AB=92.5 mmlBC= lBC=l 27.5 rnmlCD= l.CD=262.5 mn29 图示为一已知的曲柄摇杆机构，现要求用一连杆将摇杆 CD 和 滑块 F 联接起来，使摇杆的三个已知位置 、 、 和滑块的三个位置 、 、 相对应(图示尺寸系按比1CD23 1F23例绘出)。试确定此连杆的长度及其与摇杆 CD 铰接点的位置。解 由题意知，本题实际是为按两连架汗(
10、摇杆与滑块)的预定对应位置设计四扦机构的同题。具体作图过程如下图所示。连杆的长度为 lEF= lE2F2= l 30 mm。30 如图所示，现欲设计一铰链四杆机构，设已知摇杆 CD 的长 行程速比系数75CDlmK=1.5，机架 AD 的长度为 ，摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为 ，试10ADlm 45求曲柄的长度 和连杆的长度 （有两组解） 。ABlBCl解：先计算 1.518036k再以相应比例尺 l.作图可得两个解：(1) lAB= l. (AC2-AC1)/2 =49.5mm, lBC= l. (AC2+AC1)/2=119.5mm(2) lAB= l. (AC1-AC2)/2 =2
11、2mm, lBC= l. (AC2+AC1)/2=48mm36 如图所示，设要求四杆机构两连架杆的三组对应位置分别为: ， ，13510， ， ， 。试以解析法设计此四杆机构。28027531253105解：（1）将 , 的三组对应值带入式（8-17） （初选 0= 0=0）Cos(+ 0)=p0cos(+ 0)+p1cos(+ 0)-(+ 0)+p2得 2012cos35csos(53)87812cppp解之得（计算到小数点后四位）p 0=1.5815, p1=-1.2637, p2=1.0233（2）如图所示，求各杆的相对长度，得 n=c/a=p0=1.5815, l=-n/p=1.251
12、521.583mlnl（3）求各杆的长度：得 d=80.00a=d/l=80/1.2515=63.923mmb=ma=1.583163.923=101.197mmc=na=1.585163.923=101.094mm第 4 章6 在题 4-1 图中凸轮为半径为 R 的圆盘，凸轮为主动件。（1） 写出机构的压力角 与凸轮转角之间的关系；（2） 讨论如果 ，应采用什么改进设计的措施？解：（1） 、当凸轮转动任意角 时，其压力角 如图所示。由图中几何关系有rRecossin所以机构的压力角 与凸轮转角 之间的关系为)csarsi(re（2） 、如果 ，则应减小偏距 e，增大圆盘半径 R 和滚子半径
13、rr。9-6 在图示机构中，哪个是正偏置?哪个是负偏置?根据式 (9-24)说明偏置方向对凸轮机构压力角有何影响?nROAner题 4-1 图答 由凸轮的回转中心作推杆轴线的垂线得垂足点，若凸轮在垂足点的速度沿推杆的推程方向刚凸轮机构为正偏置反之为负偏置。由此可知在图示机沟中，两个均为正偏置。由20/tan()dser可知在其他条件不变的情况下。若为正偏置(e 前取减号 )由于推程时(ds/d)为正式中分子 ds/d-edsd。故压力角增大。负偏置时刚相反，即正偏置会使推程压力角减小，回程压力角增大；负偏置会使推程压力角增大，回程压力角减小。97 试标出题 96a 图在图示位置时凸轮机构的压力
14、角，凸轮从图示位置转过 90 后推杆的位移；并标出题 96b 图推杆从图示位置升高位移 s 时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。解 如图 (a)所示，用直线连接圆盘凸轮圆心 A 和滚子中心 B，则直线 AB 与推杆导路之间所夹的锐角为图示位置时凸轮机构的压力角。以 A 为圆心, AB 为半径作圆, 得凸轮的理论廓线圆。连接 A 与凸轮的转动中心 O 并延长，交于凸轮的理论廓线于 C 点。以 O 为圆心以 OC 为半径作圆得凸轮的基圆。以 O 为圆心, 以 O 点到推杆导路的距离 OD 为半径作圆得推杆的偏距圆；。延长推杆导路线交基圆于 G-点，以直线连接 OG。过 O 点作 OG的垂线，交基圆于
15、 E 点。过 E 点在偏距圆的下侧作切线切点为 H 点交理论廓线于 F 点，则线段 EF 的长即为凸轮从图示位置转过 90 后推杆的位移 s。方法同前，在图 (b)中分别作出凸轮的理论廓线、基圆、推杆的偏距圆。延长推杆导路线交基圆于 G 点，以直线连接 OG。以 O 为圆心，以滚子中心升高 s 后滚子的转动中心K 到 O 点的距离 OK 为半径作圆弧，交理论廓线于 F 点。过 F 点作偏距圆的切线，交基圆于 E 点，切点为 H。则GOE 为推杆从图示位置升高位移 s 时- 凸轮的转角，AFH 为此时凸轮机构的压力角。 (a) (b)98 在图示凸轮机构中，圆弧底摆动推杆与凸轮在 B 点接触。当凸轮从图
