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1、word1.1 如图1.1-1所示为一简易冲床设计方案，试绘制其运动简图，分析其是否具有确定的运动。如不具有确定的运动，请给出使其有确定相对运动的改良方案。解：该设计方案的机构运动简图如图1.1-2所示。由于其自由度，该设计方案不具有确定的运动。为使机构的自由度增加，可改一个低副为高副，也可引入一个构件和一个低副。图1.1-35为几种改良方案修改之处可移至他处出现，从而获得新的改良方案。友情提示：折线表示的弹簧起到保证构件3与凸轮接触的作用，不涉与运动副。1.2 请绘制图示平面机构的运动简图，并计算自由度，确定主动件。图1.2-(a) 图1.2-(b) a，主动件为1 b，主动件为1 c，主动
2、件为1 d，主动件为2图1.2-(c) 图1.2-(d)1.3 请计算图示各机构的自由度。友情提示：a存在局部自由度；b存在一高副、中间杆非虚约束；c注意焊接符号；d存在齿轮高副。1.4 请计算图示各机构的自由度。友情提示：a存在局部自由度和两个高副；b注意焊接符号和复合铰链；c曲柄滑块机构杆组、虚约束较多；def存在复合铰链。1.5 请计算图示各机构的自由度。友情提示：aA处存在复合铰链；bB、C、D处存在复合铰链。3.1 根据杆长条件和机架判断铰链四杆机构的类型，分别为双曲柄、双摇杆、双摇杆、不符合机架条件的双摇杆机构。3.2 液压泵机构。左为曲柄摇块机构，右为曲柄滑块机构。3.3 压力机
3、的机构属于曲柄滑块机构。3.4 请运用四杆机构存在广义曲柄的条件，推导图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件。提示：转动导杆机构可视为双曲柄机构解：该机构可视为偏置曲柄滑块机构改换机架的演化机构，D在无穷远处，根据存在广义曲柄的条件，如果BC AB + e，如此AB为广义曲柄，该机构为转动导杆机构。3.8 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度，且、。1请用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度；2计算该机构的最小传动角。解：1根据机构在极限位置时曲柄与连杆共线的特点，可得出两者的差与和的长度，从而得出结果。2在从动曲柄与连杆共线的位置处，传动角为0度，压力角为90度；
4、在连杆BC与B点轨迹相切的位置处，传动角为90度，传动角为0度。3.9 设计一曲柄摇杆机构，摇杆长度，摆角，摇杆的行程速比系数K为1.2。1用图解法确定其余三杆的尺寸；2确定机构最小传动角假如，如此应另选铰链A的位置，重新设计。解：1由得出极位夹角；C点两极限位置与A所共的圆上，弧C1C2的圆周角为，据此做出A点的位置轨迹，可任选一A点做出，再根据极限位置连杆与曲柄重合的特点求出各杆长度。 2曲柄与机架重叠共线时，传动角取最小值。3.10 设计一曲柄滑块机构，滑块的行程s为50mm，偏距e为16mm，行程速比系数K为1.2，求曲柄和连杆的长度。解：先画出表示导路的C1C2，画出曲柄中心O所在直
5、线。由求出极位夹角，做出O点的轨迹圆。在该圆上C1C2所对圆周角为。该O点的轨迹圆与轨迹直线的交点即为O点。根据C1O为l2l1，C2O为l2 + l1，可得曲柄和连杆的长度。3.11 设计一摆动导杆机构，机架长度l4为100mm，行程速比系数K为1.4，求曲柄的长度l1。解：由K可得极位夹角，据此画出摆杆两极限位置，其角平分线为机架。再根据机架长度确定出曲柄回转中心。由如下列图的几何关系可求得曲柄长度。3.12 设计一曲柄摇杆机构，摇杆的长度l3为80mm，摆角为40度，K=1.2，且要求一极限位置与机架间的夹角为90度。试用图解法确定其余三杆的长度。解：1根据条件做出摇杆两个极限位置和机架
6、所在的线。2由K得到。3得出曲柄回转中心所在的圆。4根据连杆与曲柄共线的特殊位置求出其长度。3.13 设计一加热炉启闭机构。：炉门上两活动铰链的中心距为50mm连杆长度，炉门打开后成水平位置时，要求炉门温度较低的一面朝上见虚线，连杆另一位置，因定铰链安装在yy机架。求其余三杆的长度。解：根据A点在B点两位置的垂直中分线上、D点在C点两位置的垂直中分线上，结合条件可确定出A、D，从而可得其余三杆尺寸。3.14 设计一铰链四杆机构，其两连架杆的四组对应位置间的夹角为、，曲柄的第一个位置与机架共线。请求出各杆的长度，并绘出机构运动简图。提示：四个位置不能由刚化反转法设计解：1设计机架AD的长度。2以
7、A为原点、水平向右为x轴正方向建立坐标系。3由D的位置可得：其中，为连杆的位置角，为摇杆第一个位置的位置角固定铰接点指向连杆铰接点。由以上两式消去，可得：4由条件，可得：第一个位置、，第二个位置、，第三个位置、，第四个位置、。将其代入四个方程，可解出四个未知数、。3.15 如下列图的破碎机，K1.2、颚板的长度、摆角、曲柄长度。请确定连杆和机架的长度，并求其最小传动角。摇杆的两极限位置对应的连杆夹角为极位夹角：，参考教材第40页图3-23，可得：由上式可求得连杆长度。以D为原点，颚板左极限位置为y轴正方向建立坐标系。根据摇杆两极限位置，A的坐标可为： 和 消去连杆位置角、，可得关于A点坐标的两
8、个方程，从而可求得、，机架可确定。当曲柄与机架重合时出现最小传动角，可根据各杆长度与余弦定理求得该最小传动角。3.16 某油田使用的抽油机为曲柄摇杆机构见教材第10页图1-6，极位夹角为12度，游梁摇杆摆角为57度，摇杆长度为1.86米，曲柄的长度为0.86米，其压力角应尽可能小，请设计其尺寸。解：与上题一致，摇杆两极限位置对应的连杆位置角之差为极位夹角， 由余弦定理得：可求得连杆长度。以O2为原点，以曲柄与连杆共线时所对应的摆杆上极限位置为y轴建立坐标系。点O1坐标可表示为： 和与上题步骤一样，可求出各杆尺寸。为保证压力角尽可能小，须考虑多解的取舍。4.10 图示为从动件在推程时的局部运动线
9、图，其远、近休止角均不等于零，试根据s、v、a之间的积分关系定性地补全该运动线图，并指出何处存在刚性冲击、何处存在柔性冲击。解：图中位置G：刚性冲击；R：柔性冲击。提示：速度突变之处存在刚性冲击，加速度突变之处存在柔性冲击。4.14 设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮转向与从动件初始位置如图表示。偏距，基圆半径，滚子半径。从动件运动规律对应的凸轮转角为：推程角、推程休止角、回程角、回程休止角，以简谐运动规律上升，行程，回程以等加速等减速运动规律返回原处。试绘制从动件位移线图与凸轮轮廓曲线。解：绘制从动件位移线图；绘出基圆、偏距圆，在其中之一上根据位移线图取点；绘出各位置的导路；由各位置
10、的位移确定其理论轮廓上的点，然后光滑连接出理论轮廓；根据滚子半径绘出实际轮廓。4.17 画出图示凸轮机构中凸轮的基圆，并在图上标出凸轮由图示位置转过45度时凸轮轮廓上的接触点位置与凸轮机构的压力角。解：绘出凸轮转过45度之后的导路和机架。a根据滚子与圆凸轮相切绘出滚子中心的轨迹，可得滚子中心的位置。受力方向为滚子与凸轮接触的法线方向，运动方向沿导路向上。b过O做导路的平行线，可得切点，从而平底位置可确定，受力方向与运动方向一样。c做出A点位置，根据滚子与凸轮相切、摆杆长度不变绘出两条滚子中心的轨迹，从而获得滚子中心。4.18 图示尖底偏置直动从动件盘形凸轮，AFB、CD为圆弧，AD、BC为直线
11、，A、B为直线与圆弧AFB的切点。偏距、基圆半径、OC=OD=20mm、角COD=30度。试求：1从动件的升程h，凸轮推程运动角，回程运动角与近休止角；2凸轮与从动件在A、D、C、B点接触时机构的压力角、。解：1作偏距圆和基圆，由DE=CG=h5mm。凸轮推程运动角为角AOE，回程运动角为角GOB，近休止角为角BOFA。2作各点对应的导路为从动件运动方向，作与O点的连线为从动件受力方向，可得各点处的压力角。4.19 图示两凸轮机构中凸轮均为偏心圆盘，转向如图，、，E、F为凸轮与滚子的两个接触点，请在图上标出：1从E点接触到F点接触凸轮所转过的角度；2F点接触时机构压力角；3由E点接触到F点接触
12、从动件的位移s；4画出凸轮理论轮廓线，并计算基圆半径。解：a图：(1)作滚子中心轨迹和偏距圆；(2)作AF延长线与滚子中心轨迹圆的交点，该点为F点接触时的滚子中心；(3)过该滚子中心作偏距圆的切线，该切线为F点接触时的导路；(4)由E、F点接触时导路与偏距圆的切点确定凸轮的转角；(5)由受力方向与运动方向确定出压力角；(6)两个滚子中心到导路与偏距圆切点的距离之差为从E接触到F接触的从动件位移；(7)滚子中心的轨迹即为凸轮理论轮廓线以A为圆心，以35mm为半径，圆心为A点，与理论廓线相切的圆为基圆，其半径为基圆半径25mm。b图：(1) 以A为圆心，以R+RT为半径画圆，该圆为滚子中心的轨迹圆
13、，也是凸轮的理论廓线；(2)以O为圆心，以OB为半径画圆，该圆为反转法当中摆杆回转中心的轨迹圆； (3)作AF的延长线，与理论轮廓的交点为G，该点为F点接触时的滚子中心；(4)以G为圆心，以摆杆长度为半径画弧，与摆杆回转中心轨迹圆相交于B，该点为F点接触时的摆杆回转中心；(5)BOB为从E点接触到F点接触的凸轮转角；(6)AG的延长线与BG的垂线之间的夹角为F点接触时的压力角；(7)两个位置上，摆杆与机架的夹角之差为从E接触到F接触的从动件角位移；(8)圆心为O点，与理论廓线相切圆为基圆，其半径为基圆半径25mm。4.20 请用解析法设计题4.14的凸轮机构，编写程序计算并打印凸轮理论轮廓曲线
14、与实际轮廓曲线上点的直角坐标和压力角的数值。解：可以中国科技论文在线“下载以下论文参阅：春明. 极坐标上凹槽凸轮廓线的解析法设计与其C语言实现J/OL. 中国科技论文在线, 2009-6-3编程计算后的结果为：图4.20-1 计算结果5.1为了使一对齿轮的传动比保持不变，其齿廓应满足齿廓啮合根本定律，即节点为定点。在两齿轮的分度圆与节圆重合时，啮合角与压力角相等。5.2 根据渐开线性质，基圆没有渐开线，是否渐开线齿轮的齿根圆一定要设计成比基圆大？在什么条件下渐开线齿轮的齿根圆直径比基圆直径大？答：齿轮的齿根圆不一定要设计成比基圆大。因为齿根圆半径为，基圆半径为，采用特7定的齿制和压力角，其数值
15、均为齿数z的函数。对于正常齿制，压力角为20度的标准直齿圆柱齿轮，当时，齿根圆的直径大于基圆的。5.3对于一对已切制好的渐开线外啮合直齿圆柱标准齿轮，：、。在中心距和61mm两种情况下，节圆、啮合角不同。该对齿轮的尺寸由表5-3所示的公式计算。5.4 证明：同一基圆上生成的两条渐开线的法向距离相等。发生线、渐开线法线、基圆切线共线，发生线上两点的轨迹不变，该距离为两条渐开线的法向距离。m5mm，压力角=20度，中心距a350mm，角速比i95。请求出两齿轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径。解：由角速比得两齿数的关系，再由中心距公式得齿数；其它尺寸根据相关公式计算。5.7，用卡尺量得一渐开线直齿圆柱齿轮的三个齿公法线长度W361.83mm，两个齿的公法线
