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1、机械原理课后答案第8章第8章作业 8-l 铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构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： 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； 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： 当极位
2、夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示， 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。 8-6如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为a=240mm，b=600mm
3、,c=400mm,d=500mm。试问: 1)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
4、的条件。若偏距e=0，则杆AB为曲柄的条件是什么? 解 (1)如果杆AB能通过其垂直于滑块导路的两位置时，则转动副A为周转副，故杆AB为曲柄的条件是AB+eBC。 (2)若偏距e=0, 则杆AB为曲柄的条件是ABBC 8-8 在图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为l1=28mm，l2=52mm， l3=50mm，l4=72mm，试求: 1)当取杆4为机架时，该机构的极位夹角q、杆3的最大摆角j、最小传动角gmin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
5、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 (2)由l1+l4 l2+l3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； 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。 k=180+q18+0=180-q18-018.6=12.318.6 8-9 在图示的连杆机构中，已知各构件的尺寸为lAB=160mm,lBC=260mm, lCD=200mm,lAD=80mm,构件AB为原动件，沿顺时针方向
6、匀速回转，试确定: 1)四杆机构ABCD的类型; 2)该四杆机构的最小传动角gmin； 3)滑块F的行程速比系数K。 解 ，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O轴转动的油门踏板OI驱动可实现油门踏板与油门的协调配合动作。当油门踏板的转角分别为0、5、15及20时，杆MAB相对应的转角分别为0、32、52及63(逆时针方向)，与之相应油门开启程度为0(关闭)、14、44及60(全开)四个状态。现设lAD=120 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1及2的大小(当踏板转20
7、时，AM与OA重合，DE与AD重合)。 解：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ABCD两连架杆AB及CD的三对对应角12=32 , 12=14 ; 13=52 , 13=44 , 14=63 , 14=60 ；且均为逆时针方向； 取相应比例尺作出机架AD如图所示； 取BB为归并点，按点归并法设计此四杆机构，并量得： lAB=l.AB=92mm, lAD=l.AD=120mm, lBC=l.BC=180mm, lCD=l.CD=34mm; 1=92, 2=1028-23 如图所示，现欲设计一铰链四杆机构，设已知摇杆CD的长lCD=75mm行程速比系数K=1.5，机架A
8、D的长度为lAD=100mm，摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为y=45，试求曲柄的长度lAB和连杆的长度lBC。 解：先计算 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 =22mm, lBC=l. (AC2+AC1)/2=48mm q=180k-11.-51=180=k+11.+51368-24如图所示，设已知破碎机的行程速度变化系数K=1.2，颚板长度lCD=300 mm颚板摆角=35，曲柄长度lAD=80 mm。求连杆的长度，并验算最
9、小传动角min是否在允许的范围内。 解：先计算取相应比例尺l作出摇杆CD的两极限位置C1D及C2D和固定铰链A所 在圆s1(保留作图线)。 - 如图所示，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。 q=180k-11.5-1=180=36k+11.5+1 由图知： lBC=l. AC1+lAB=310mm min=4540 8-25图示为一牛头刨床的主传动机构，已知lAB=75 mm，lDE=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
10、计此机构。 解 先算导杆的摆角取相应比例尺l作图，由图可得导杆机构导杆和机架的长度为： LCD=l.CD=300mm, lAC=l.AC=150mm; 导杆端点D的行程 D1D2=E1E2=H/l 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=lCD(1+cos(/2)/2=300(1+cos(60/2)/2=279.9mm j=q=180k-12-1=180=60k+12+1 点津 本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压力角较小。所以取CD1=CD2=300mm, 则D1D
11、2=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C1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：M1(204，-30)，21=0；M2(144，80)，22=22 ；M3(34，100)，23=68 。初步预选两个固定铰链的位置为A(0，0)、D(34，一83)。试用解析法设计此四杆机构。 解 由题可知, 本题属于按预定的连杆位置用解析法设汁四杆机构问题， N=3，并已预选xA, yA和xD, yD坐标值，具体计算过程略。 8-27 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:a1=35，j1=50，a2=80，j2=75，a3=125
12、，j3=105。试以解析法设计此四杆机构。 解：将, 的三组对应值带入式 Cos(+0)=p0cos(+0)+p1cos(+0)-(+0)+p2 2得 解之得p0=1.5815, p1=-1.2637, p2=1.0233 如图所示，求各杆的相对长度，得n=c/a=p0=1.5815, l=-n/p=1.2515 cos35=p0cos+50p1=p0cos+75p1cos805p0cos1+0p51cos12=co-s(50+p325)cos-(75+p820)cos-(105+p125)22m=l+n+1-2lp2=1.5831 求各杆的长度：得d=80.00 a=d/l=80/1.251
13、5=63.923mm b=ma=1.583163.923=101.197mm c=na=1.585163.923=101.094mm 8-28试用解析法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. (AC2+AC1)/2=36mm q=180k-11.5-1=180=36k+11.5+1并取相应比例尺l根据滑块的行程H作出极位及作圆，作偏8-29试用解析法设计一四杆机构，使其两连架杆的转角关系
14、能实现期望函数y=，lz10。 8-30如图所示，已知四杆机构。ABCD的尺寸比例及其连杆上E点的轨迹曲线，试按下列两种情况设计一具有双停歇运动的多杆机构： 1)从动件摇杆输出角为45： 2)从动件滑块输出行程为5倍曲柄长度。 8-31请结合下列实际设计问题，选择自己感兴趣的题目，并通过需求背景调查进一步明确设计目标和技术要求，应用本章或后几章所学知识完成相应设计并编写设计报告。 1)结合自己身边学习和生活的需要，设计一折叠式床头小桌或晾衣架，或一收藏式床头书架或脸盆架或电脑架等； 2)设计一能帮助截瘫病人独自从轮椅转入床上或四肢瘫痪已失去活动能力的病人能自理用餐或自动翻书进行阅读的机械； 3)设计适合老、中、青不同年龄段使用并针对不同职业活动性质(如坐办公室人员运动少的特点)的健身机械； 4)设计帮助运动员网球或乒乓球训练的标准发球机或步兵步行耐力训练，或空军飞行员体验混战演习训练(即给可能的飞行员各方位加一个重力)，或宇航员失重训练(即能运载一人并提供一个重力加速度)的模拟训练机械； 5)设计放置在超市外投币式的具有安全、有趣或难以想像的运动的小孩“坐椅”或能使两位、四位游客产生毛骨悚然的颤动感觉的轻便“急动”坐车。 第9章作业 9-1 何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击?试补全图示各段s一d、 v一d、a一d曲线，并指出哪些地方
