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1、第一章 机构的组成和结构1-1 试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。F33241 F33241F33241 F332411-2 计算图示平面机构的自由度。将其中高副化为低副。确定机构所含杆组的数目和级别，以及机构的级别。（机构中的原动件用圆弧箭头表示。）F372101 F372101含3个级杆组：6-7，4-5，2-3。 含3个级杆组：6-7，4-5，2-3。该机构为级机构 构件2、3、4连接处为复合铰链。 该机构为级机构F342511 F332321F35271（高副低代后） F35271（高副低代后）含1个级杆组：2-3-4-5。 含2个级杆组： 4-5，2-3。该机构为级机构
2、构件2、3、4连接处为复合铰链。 该机构为级机构F3821111 F362811F392131（高副低代后） F372101（高副低代后）含4个级杆组：8-6，5-7，4-3，2-11。 含1个级杆组6-7。该机构为级机构 含1个级杆组2-3-4-5。第二章 连 杆 机 构2-1 在左下图所示凸轮机构中，已知r = 50mm，lOA=22mm，lAC=80mm,，凸轮1的等角速度1=10rad/s，逆时针方向转动。试用瞬心法求从动件2的角速度2。1C解：如右图，先观察得出瞬心P13和P23为两个铰链中心。再求瞬心P12：根据三心定理，P12应在P13与P23的连线上，另外根据瞬心法，P12应在
3、过B点垂直于构件2的直线上，过B点和凸轮中心O作直线并延长，与P13、P23连线的交点即为P12。从图上量出长度尺寸并按作图比例系数换算成实际长度：P12A=28.54，则：P12C=28.54+80=108.54因为P12是构件1与构件2的瞬心，所以 rad/s2-2 在右图所示的曲柄摇块机构中，已知lAB=40mm，lAC=80mm，求速度瞬心P13和P24。解：如下图，先找瞬心：P12、P14、P34均为铰链中心，P23为垂直于导路无穷远处。求P24：对于构件1、2、4，P24应P12与P14的连线上；而对于构件2、3、4，应在P23与P34连线上，分别作两连线，其交点即为P24。求P1
4、3：对于构件1、2、3，应在P12与P23的连线上；而对于构件1、4、3，应在P14和P34连线上，分别作两连线，其交点即为P13。P142-3 试根据图中注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构、还是双摇杆机构。解：图a)为双曲柄机构；图b)为曲柄摇杆机构；图c)为双摇杆机构；图d)为双摇杆机构。2-4 如左下图，设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。要求踏板CD在水平位置上下各摆10，且lCD=500mm，lAD=1000mm，试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度。解：如右图，根据已知条件画出A、D、C、C1、C2。通过A、C1画直线代表机构的一个极限位置，通过A、C2画直线代表
5、机构的另一个极限位置。从图中可知，AC1=BC-AB，AC2=BC+AB，即AB=（AC2-AC1）/2以A为圆心，AC1为半径画圆弧与AC2交于E点，即AB=EC2/2，从图上量出尺寸并通过比例变换得出：EC2=156mm，再以A为圆心，以EC2为直径画圆，交于B1点和B2点，得出BC=1115mm。（也可在图上量出AC1和AC2后，列二元一次方程求解得出两杆长）即AB=78mm，BC=1115mm。2-5如左下图，设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程s=50mm，偏距e=16mm，行程速比系数K=1.2，求曲柄与连杆长度。 解：先算出极位夹角 如右图所示，作一条直线C1C2 = s = 50
6、，过C1、C2各作一条直线，与直线C1C2的夹角均为90-，相交于O点。以O为圆心，过C1、C2作圆（即OC为半径）再作一直线与C1C2平行,使两直线间的距离等于偏距e，与圆相交于A点根据C1A、C2A距离可求出曲柄连杆的长度。从图中可知，AC1=BC-AB，AC2=BC+AB，即AB=（AC2-AC1）/2以A为圆心，AC1为半径画圆弧与AC2交于E点，即AB=EC2/2，从图上量出尺寸并通过比例变换得出EC2长度尺寸，再以A为圆心，以EC2为直径画圆，交于B1点和B2点，得出BC杆长。（也可在图上量出AC1和AC2后，列二元一次方程求解得出两杆长）得出给定e、s和的曲柄滑块机构。曲柄长23
7、.8mm，连杆长58.3mm。注意：此题也可参照教材P72的方法画图。(当e=20mm，K=1.5时，=36，曲柄长21.5mm，连杆长46.5mm。)2-6 设计一导杆机构。已知机架长度l4=100mm，行程速比系数K=1.4，求曲柄长度。（参考答案：曲柄长度为25.88mm）解：先算出极位夹角因为导杆机构中极位夹角等于导杆摆角，任取一点为D，作mDn=，作角等分线，在角等分线上取lAD=l4=100，得出曲柄转动中心A。由A点对两极限位置的导杆m或n作垂线，得出曲柄长度a=25.88mm。也可根据图，直接用sin(/2)=a/l4得出结果。2-7如左下图，设计一铰链四杆机构作为加热炉炉门的
8、启闭机构。已知炉门上两活动铰链的中心距为50mm，炉门打开后成水平位置时，要求炉门温度较低的一面朝上（如虚线所示），设固定铰链安装在y-y轴线上，其相关尺寸如图所示，求此铰链四杆机构其余三杆的长度。解：已知炉门两上两个活动铰链杆长为lBC=50mm，从图形上已知炉门开闭时的两个极限位置B1C1和B2C2。如右图所示，连接B1B2成一直线，并作B1B2的中垂线n，与y-y轴线交于A点，得出铰链A的位置。连接C1C2成一直线，并作C1C2的中垂线m，与y-y轴线交于D点，得出铰链D的位置。从图形上画出四杆机构AB1C1D，量出题目要求的三杆长度尺寸并通过比例变换成实际尺寸。AB=67.3mm，AD
9、=95.8mm，DC=112.1mm。A2-8欲设计一个如下图所示的铰链四杆机构。设已知其摇杆CD的长度为75mm，行程速比系数K=1.5，机架AD的长度为80mm,又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角=45，试求其曲柄AB的长度和连杆BC的长度。解：（1）算出极位角（2）任取D点，作水平线DA，使lDA=80，（3）过D点，作直线DC1，长度为lDC=75，位置为与DA成45。（4）过AC1两点的直线为连杆与曲柄共线的位置之一，过A点，作一直线与AC1成=36，此直线为连杆与曲柄共线的位置之二，以D点为圆心，DC1为半径作圆弧，此圆弧与前述直线交于C2。从图中可知，AC2=BC+AB，AC1
10、=BC-AB，即AB=（AC2-AC1）/2以A为圆心，AC1为半径画圆弧与AC2交于E点，即AB=EC2/2，再以A为圆心，以EC2为直径画圆，交于B1点和B2点，得出BC杆长。从图上量出尺寸并通过比例变换得出各长度尺寸为lAB=38.65，lBC=98.2。（也可在图上量出AC1和AC2后，列二元一次方程求解得出两杆长）第三章 凸 轮 机 构3-1 左图所示为尖底偏置直动从动件盘形凸轮，AFB、CD为圆弧。AD、BC为直线，A、B为直线为圆弧AFB的切点。已知e=8mm，r0=15mm，OC=OD=20mm，COD=30。试求从动件的升程h，凸轮推程运动角，回程运动角及近休止角s；凸轮与从
11、动件在A、D、C、B点接触时机构的压力角A、D、C、B；推程最大压力角max的数值及出现位置；回程最大压力角的数值及出现位置。解：h=mm推程运动角： 回程运动角：近休止角： 压力角是指凸轮对从动件作用力的方向线（A点处为OA方向）与从动件上力作用点的速度方向（推杆上下方向）之间所夹的锐角。 推程最大压力角在A点，回程最大压力角在B点，第四章 齿 轮 机 构4-1有一对使用日久磨损严重的标准齿轮需要修复。按磨损情况，拟将小齿轮报废，修复大齿轮，修复后的大齿轮的齿顶圆要减小8mm。已知Z1=24，Z2=96，m=4mm，=20，ha*=1及c*=0.25。试求这两个齿轮的几何尺寸。解：根据题意要
12、求中心距不变，修复大齿轮，即大齿轮负变位，小齿轮正变位。根据大齿轮的磨损情况，通过对大齿轮进行负变位，把磨损部分切掉。原齿轮2的齿顶圆直径为：mz2+2ha*m=496+214=392现齿轮2的齿顶圆直径为：da2=392-8=384 齿轮负变位后：da2=mz2+2(ha*+x2)m 即：为了保持中心距不变，可对新设计的小齿轮进行正变位，x1=-x2=1几何尺寸计算如下：分度圆直径：d1=mz1=424=96mm d2=mz2=496=384mm齿顶圆直径：da1=mz1+2(ha*+x1)m=424+2(1+1)4=112mmda2=mz2+2(ha*+x2)m=496+2(1-1)4=3
13、84mm齿根圆直径：df1=mz1-2(ha*+c*-x1)m=424-2(1+0.25-1)4=94mmdf2=mz2-2(ha*+c*-x2)m=496-2(1+0.25+1)4=366mm4-2 已知一对外啮合变位齿轮的齿数Z1=10，Z2=12，ha*=1，C*=0.25，=20，m=10mm，求相应的最小变位系数，计算两轮的齿顶圆直径da。（inv 26.985=0.038264，inv20=0.014904）解：因为两齿轮的齿数都小于不产生根切的最小齿数（zmin=17），故应采用正变位，最小变位系数为x1=(17-z1)/17=(17-10)/17=0.412 x2=(17-z2)/17=(1
