機械設計基礎.平面連桿機構習題及解答

1、 時 r(f平面連桿機構習題及解答一、復習思考題1、什么是連桿機構？連桿機構有什么優(yōu)缺點？2、什么是曲柄？什么是搖桿？鉸鏈四桿機構曲柄存在條件是什么？3、鉸鏈四桿機構有哪幾種基本形式？4、什么叫鉸鏈四桿機構的傳動角和壓力角？壓力角的大小對連桿機構的工作有何影響？5、什么叫行程速比系數(shù)？如何判斷機構有否急回運動？6、平面連桿機構和鉸鏈四桿機構有什么不同？7、雙曲柄機構是怎樣形成的？8、雙搖桿機構是怎樣形成的？9、述說曲柄滑塊機構的演化與由來。10、導桿機構是怎樣演化來的？11、曲柄滑塊機構中，滑塊的移動距離根據(jù)什么計算？12、寫出曲柄搖桿機構中，搖桿急回特性系數(shù)的計算式？13、曲柄搖桿機構中，搖

2、桿為什么會產(chǎn)生急回運動？14、已知急回特性系數(shù)，如何求得曲柄的極位夾角？15、平面連桿機構中，哪些機構在什么情況下才能出現(xiàn)急回運動？16、平面連桿機構中，哪些機構在什么情況下出現(xiàn)“死點”位置？17、曲柄搖桿機構有什么運動特點？18、試述克服平面連桿機構“死點”位置的方法。19、在什么情況下曲柄滑塊機構才會有急回運動？20、曲柄滑塊機構都有什么特點？21、試述擺動導桿機構的運動特點？22、試述轉(zhuǎn)動導桿機構的運動特點。23、曲柄滑塊機構與導桿機構，在構成上有何異同？二、填空題1、 平面連桿機構是由一些剛性構件用 副和副相互聯(lián)接而組成的機構。2、 平面連桿機構能實現(xiàn)一些較復雜的 運動。3、 當平面四

3、桿機構中的運動副都是 副時，就稱之為鉸鏈四桿機構；它是其他多桿機構的。 r(f4、 在鉸鏈四桿機構中，能繞機架上的鉸鏈作整周 的 叫曲柄。5、 在鉸鏈四桿機構中，能繞機架上的鉸鏈作 的叫搖桿。6、 平面四桿機構的兩個連架桿，可以有一個是 ,另一個是 ,也可以兩個都是或都是。7、 平面四桿機構有三種基本形式，即 機構，機構和機構。8、 組成曲柄搖桿機構的條件是：最短桿與最長桿的長度之和 或其他兩桿的長度之和；最短桿的相鄰構件為 ,則最短桿為 。9、在曲柄搖桿機構中， 如果將 桿作為機架，則與機架相連的兩桿都可以作 運動，即得到雙曲柄機構。10、 在機構中，如果將桿對面的桿作為機架時，則與此相連的

4、兩桿均為搖桿，即是雙搖桿機構。11、 在機構中，最短桿與最長桿的長度之和 其余兩桿的長度之和時，則不論取哪個桿作為 ,都可以組成雙搖桿機構。12、 曲柄滑塊機構是由曲柄搖桿機構的 長度趨向 而演變來的。13、 導桿機構可看做是由改變曲柄滑塊機構中的 而演變來的。14、 將曲柄滑塊機構的 改作固定機架時，可以得到導桿機構。15、 曲柄搖桿機構產(chǎn)生“死點”位置的條件是：搖桿為件，曲柄為件或者是把 運動轉(zhuǎn)換成 運動。16、 曲柄搖桿機構出現(xiàn)急回運動特性的條件是：搖桿為件，曲柄為件或者是把'運動轉(zhuǎn)換成。17、 曲柄搖桿機構的 不等于0°,則急回特性系數(shù)就 ，機構就具有急回特性。18、

5、 實際中的各種形式的四桿機構，都可看成是由改變某些構件的 ，或選擇不同構件作為等方法所得到的鉸鏈四桿機構的演化形式。19、 若以曲柄滑塊機構的曲柄為主動件時，可以把曲柄的 運動轉(zhuǎn)換成滑塊的 運動。20、 若以曲柄滑塊機構的滑塊為主動件時， 在運動過程中有“死點”位置。21、 通常利用機構中構件運動時 的慣性，或依靠增設在曲柄上 的慣性來渡過“死點”位置。22、 連桿機構的“死點”位置，將使機構在傳動中出現(xiàn) 或發(fā)生運動方向 等現(xiàn)象。23、 飛輪的作用是可以 ,使運轉(zhuǎn) 。24、在實際生產(chǎn)中，常常利用急回運動這個特性，來縮短時間，從而提25、機構從動件所受力方向與該力作用點速度方向所夾的銳角，稱為角

6、，用它來衡量機構的 性能。26壓力角和傳動角互為 角。27、 當機構的傳動角等于 O0 （壓力角等于90°）時，機構所處的位置稱為 位置。28、 曲柄搖桿機構的搖桿作主動件時，將與從動件 的 位置稱為曲柄的"死點”位置。29、 當曲柄搖桿機構的曲柄為主動件并作 轉(zhuǎn)動運動時，搖桿則作 往復擺動運動。30、如果將曲柄搖桿機構中的最短桿改作機架時，則兩個架桿都可以作的轉(zhuǎn)動運動，即得到機構。31、如果將曲柄搖桿機構的最短桿對面的桿作為機架時，則與相連的兩桿都可以作運動，機構就變成 機構。三、判斷題1、當機構的極位夾角 °0時，機構無急回特性。（）2、 機構是否存在死點位置

7、與機構取那個構件為原動件無關。（）3、 在擺動導桿機構中，當導桿為主動件時，機構有死點位置。（）4、 對曲柄搖桿機構，當取搖桿為主動件時，機構有死點位置。（）5、 壓力角就是主動件所受驅(qū)動力的方向線與該點速度的方向線之間的夾角。（）6、機構的極位夾角是衡量機構急回特性的重要指標。極位夾角越大，則機構的急回特性越明顯。（）7、 壓力角是衡量機構傳力性能的重要指標。（）8、壓力角越大，則機構傳力性能越差。（）9、平面連桿機構的基本形式，是鉸鏈四桿機構。（）10、 曲柄和連桿都是連架桿。（）11、 平面四桿機構都有曲柄。（）12、在曲柄搖桿機構中，曲柄和連桿共線，就是“死點”位置。（）13、 鉸鏈四

8、桿機構的曲柄存在條件是：連架桿或機架中必有一個是最短桿；量短桿與最長桿的長度之和小于或等于其余兩桿的長度之和。（）14、 鉸鏈四桿機構都有搖桿這個構件。（）15、 鉸鏈四桿機構都有連桿和靜件。（）16、 在平面連桿機構中，只要以最短桿作固定機架，就能得到雙曲柄機構。（）17、 只有以曲柄搖桿機構的最短桿固定機架，才能得到雙曲柄機構。（）18、 在平面四桿機構中，只要兩個連架桿都能繞機架上的鉸鏈作整周轉(zhuǎn)動，必然是雙曲柄機構。（）19、曲柄的極位夾角 越大，機構的急回特性系數(shù) K也越大，機構的急回特性也越顯著。20、21、導桿機構與曲柄滑塊機構，在結構原理上的區(qū)別就在于選擇不同構件作固定機架。22

9、、導桿機構中導桿的往復運動有急回特性。（曲柄滑塊機構，滑塊在作往復運動時，不會出現(xiàn)急回運動。23、24、性。26、曲柄搖桿機構的搖桿，在兩極限位置之間的夾角27、在有曲柄的平面連桿機構中，曲柄的極位夾角,叫做搖桿的擺角。（）,可以等于0°,也可以大于0°。（）28、在曲柄和連桿同時存在的平面連桿機構中,只要曲柄和連桿共線,這個位置就是曲利用選擇不同構件作固定機架的方法，可以把曲柄搖桿機構改變成雙搖桿機構。利用改變構件之間相對長度的方法，可以把曲柄搖桿機構改變成雙搖桿機構。25、在平面四桿機構中，凡是能把轉(zhuǎn)動運動轉(zhuǎn)換成往復運動的機構，都會有急回運動特柄的“死點”位置。（）29

10、、在平面連桿機構中，連桿和曲柄是同時存在的,即有曲柄就有連桿。30、有曲柄的四桿機構，就存在著出現(xiàn)“死點”位置的基本條件。31、有曲柄的四桿機構，該機構就存在著產(chǎn)生急回運動特性的基本條件。32、機構的急回特性系數(shù) K的值，是根據(jù)極位夾角 的大小，通過公式求得的。極位夾角的大小，是根據(jù)急回特性系數(shù) K值，通過公式求得的。而 K值是設計 時事先確定的。（）33、34、利用曲柄搖桿機構，可以把等速轉(zhuǎn)動運動，轉(zhuǎn)變成具有急回特性的往復擺動運動, 或者沒有急回特性的往復擺動運動。（）35、只有曲柄搖桿機構，才能實現(xiàn)把等速旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成往復擺動運動。36、曲柄滑塊機構，能把主動件的等速旋轉(zhuǎn)運動，轉(zhuǎn)變成從動件

11、的直線往復運動。（）37、通過選擇鉸鏈四桿機構的不同構件作為機構的固定機架,能使機構的形式發(fā)生演變。38、鉸鏈四桿機構形式的改變， 只能通過選擇不同構件作機構的固定機架來實現(xiàn)。（）39、鉸鏈四桿機構形式的演變，都是通過對某些構件之間相對長度的改變而達到的。40、通過對鉸鏈四桿機構某些構件之間相對長度的改變,也能夠起到對機構形式的演化作用。（當曲柄搖桿機構把往復擺動運動轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運動時, 曲柄的“死點”位置。（）41、曲柄與連桿共線的位置,就是42、當曲柄搖桿機構把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成往復擺動運動時,曲柄與連桿共線的位置,就是 磊 曲柄的“死點”位置。（）43、 曲柄在“死點”位置的運動方向與原先的運

12、動方向相同。（）44、 在實際生產(chǎn)中，機構的“死點”位置對工作都是不利的，處處都要考慮克服。（）45、“死點”位置在傳動機構和鎖緊機構中所起的作用相同，但帶給機構的后果是不同的。（）46、曲柄搖桿機構，雙曲柄機構和雙搖桿機構，它們都具有產(chǎn)生“死點”位置和急回運動特性的可能。（）47、根據(jù)圖47各桿所注尺寸和以 AD邊為機架，判斷指出各鉸鏈四桿機構的名稱。圖 4748、判斷圖48中各機構的運動特點。圖4849、 曲柄搖桿機構和曲柄滑塊機構產(chǎn)生“死點”位置的條件是相同的。（）50、 曲柄滑塊機構和擺動導桿機構產(chǎn)生急回運動的條件是相同的。（）51、 傳動機構出現(xiàn)“死點”位置和急回運動，對機構的工作都

13、是不利的。（）四、選擇題1、在曲柄搖桿機構中， 只有當（）為主動件時，（）在運動中才會出現(xiàn)“死 r(f點”位置。a.連桿 b.機架c曲柄d.搖桿e.連架桿2、能產(chǎn)生急回運動的平面連桿機構有（）a鉸鏈四桿機構b.曲柄搖桿機構e.雙搖桿機構f.曲柄滑塊機構3、能出現(xiàn)“死點”位置的平面連桿機構有（c.導桿機構d.雙曲柄機構a.導桿機構b.平行雙曲柄機構c.曲柄滑塊機構d.不等長雙曲柄機構4、鉸鏈四桿機構的最短桿與最長桿的長度之和，大于其余兩桿的長度之和時，機構a.有曲柄存在b.不存在曲柄5、當急回特性系數(shù)為（）時，曲柄搖桿機構才有急回運動。a. K V 1b. K=1C .K > 16、當曲柄

14、的極位夾角為（）時，曲柄搖桿機構才有急回運動。a. v Oob. = Ooc. Oo7、 當曲柄搖桿機構的搖桿帶動曲柄運動時，曲柄在"死點”位置的瞬時運動方向是（a.按原運動方向b.反方向c.不定的8、曲柄滑塊機構是由（）演化而來的。a.曲柄搖桿機構b.雙曲柄機構c.雙搖桿機構9、平面四桿機構中，如果最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其余兩桿的長度之和，最短桿為機架，這個機構叫做（）a.曲柄搖桿機構b.雙曲柄機構'c.雙搖桿機構10、平面四桿機構中,桿為機架，這個機構叫做（如果最短桿與最長桿的長度之和大于其余兩桿的長度之和,最短a.曲柄搖桿機構b.雙曲柄機構'c.雙搖

15、桿機構如果最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿的長度之和,11、平面四桿機構中，最短桿是連架桿，這個機構叫做（a.曲柄搖桿機構b.雙曲柄機構'c.雙搖桿機構12、平面四桿機構中，如果最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和,最短桿是連桿，這個機構叫做（）a.曲柄搖桿機構b.雙曲柄機構'c.雙搖桿機構13、（）等能把轉(zhuǎn)動運動轉(zhuǎn)變成往復擺動運動。d.曲柄滑塊機構a.曲柄搖桿機構b.雙曲柄機構'c.雙搖桿機構14、(e.擺動導桿機構f.轉(zhuǎn)動導桿機構）能把轉(zhuǎn)動運動轉(zhuǎn)換成往復直線運動，也可以把往復直線運動轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動運動。 時 r（fa.曲柄搖桿機構b.雙曲柄機構c

16、雙搖桿機構d.曲柄滑塊機構e.擺動導桿機構f.轉(zhuǎn)動導桿機構15、（）等能把等速轉(zhuǎn)動運動轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)方向相同的變速轉(zhuǎn)動運動。a.曲柄搖桿機構b.不等長雙曲柄機構'c雙搖桿機構d.曲柄滑塊機構e.擺動導桿機構f.轉(zhuǎn)動導桿機構16、 有四根桿件，其長度分別是：A桿20mm， B桿30mm, C桿40mm, D桿50mm。請畫圖表示怎樣互相聯(lián)接和選擇機架才能組成以下各種機構：a.曲柄搖桿機構b.雙曲柄機構c.雙搖桿機構d.曲柄滑塊機構17、曲柚搖桿機構的傳動角是 a. 連桿與從動搖桿之間所夾的余角；b. 連桿與從動搖桿之間所夾的銳角；c.機構極位夾角的余角。18、 在下列平面四桿機構中， 無論以

17、哪一構件為主動件，都不存在死點位置。a.雙曲柄機構；b.雙搖桿機構；c.曲柄搖桿機構。五、改錯題（指出題中錯誤并予以改正）1. 平面連桿機構，是由一些剛性構件用低副相互聯(lián)接而成的機構。2. 常把曲柄搖桿機構的曲柄和連桿叫做連架桿。3“死點”位置和急回運動，是鉸鏈四桿機構的兩個運動特點。4把鉸鏈四桿機構的最短桿作為固定機架，就可以得到雙曲柄機構。5雙曲柄機構也能產(chǎn)生急回運動。6雙搖桿機構也能出現(xiàn)急回現(xiàn)象。7各種雙曲桿機構全都有“死點”位置。&“死點”位置和急回運動這兩種運動特性，是曲柄搖桿機構的兩個連架桿在運動中同時產(chǎn)生的。9克服鉸鏈四桿機構“死點”位置有二種方法。10. 曲柄滑塊機構和

18、導桿機構的不同處，就是由于曲柄的選擇。六、分析計算題1. 試判斷下列機構屬于何種類型的鉸鏈四桿機構。a)b) 時 r（f-2如圖2示，已知桿CD為最短桿。若要構成曲柄 搖桿機構，機架 AD的長度至少取多少？（圖中長度單位 為mm）例解1.圖示的四桿機構中，各桿長度為a=25mm，b=90mm，1）若桿AB是機構的主動件,機構?2）若桿BC是機構的主動件,機構?3）若桿BC是機構的主動件,機構?解答:1）若桿AB是機構的主動件,c=75mm， d=100mm ,試求:AD為機架，機構是什么類型的AB為機架，機構是什么類型的CD為機架，機構是什么類型的AD為機架，因為ab+ad =(25+100)

19、 mm=125mm<Bc+cD=(90+75) mm=165mm滿足桿長之和條件，主動件AB為最短構件，AD為機架將得到曲柄搖桿機構;2）同上，機構滿足桿長之和條件；AB為最短構件為機架，與其相連的構件BC為主動件將得到雙曲柄機構;3）若桿BC是機構的主動件，CD為機架，將得到雙搖桿機構。2. 圖示為偏置曲柄滑塊機構，當以曲柄為原動件時，在圖中標出傳動角的位置，并給 出機構傳動角的表達式，分析機構的各參數(shù)對最小傳動角的影響。解答: r(fr SinSin lr Sin90sin(90rsin eCOS rsin earccosll從上式可見，影響偏置曲柄滑塊機構傳動角的參數(shù)有曲柄長度r,

20、偏距e,連桿長度I。r e最小傳動角在 =90°時，min arccosj可見其它參數(shù)不變時,r或e增大，最小傳動角減小，反之，最小傳動角增大。當其它參數(shù)不變時，I增大，最小傳動角增大，反之，最小傳動角減小。3.圖示的四桿機構簡圖中，各桿長度為a=30mm, b=60mm, c=75mm, d=80mm,試求機構的最大傳動角和最小傳動角、 最大壓力角和最小壓力角、行程速比系數(shù)。（分別用解析法和圖解法求解）解答：.解析法：將a、b、c、d值代入傳動角極值表達式中:2 2b C (d arccos2bca)21802 2b C (d arccosbca)602arccos752(80 3

21、0)22 60 75180602752(80 30)2arccos2 60 75arccos(0.7472)41 38 59)arccos( 0.3194) 71 22 14最大傳動角 為71 22 14 ,最小壓力角為 9071 22 1418 3746 ;最大傳動角 為41 38 59 ,最小壓力角為9041 38 5948 21 1。極位夾角:2,2 2 2,2 2(b a) d C(b a) d Carccosarccos 2(b a)d2(b a)d(6030)2802752(60 30)28027522 (60 30) 80arccosarccos2 (6030) 8017.624

22、24行程速比系數(shù) K 180一17.624241.21718017.62424(2).圖解法：按比例作題解圖a,分別量取 B2C2D=41.7o,B1C1D=108.6o,得最大傳動 角71.4o，最小傳動角41.7o;最大壓力角為90o- 41.7o=48.3o，最小壓力角為90 o - 71.4o=18.6o°按比例作題解圖b ,量取極位夾角： =C1AB2 = 17.6o行程速比系數(shù)：K 180 17.61.21718017.64.設計一曲柄搖桿機構，已知機構的搖桿 DC長度為150mm,搖桿的兩極 限位置的夾角為45o,行程速比系數(shù)K=1.5,機架長度取90mm。（用圖解法求

23、解， 1=4mmmm）解答:1）計算極位夾角：KI80 K1 1801 362）定比例尺 1=4mmmm ,按給定的搖桿 長度150mm及擺角45o,畫出搖桿的兩極限位置 DC1和DC2 ,見題解圖。3）過C1和C2點作與C1C2連線夾角為（90 o- 36o） =540的直線，兩線相交于 O點。題解圖4）以O點為圓心，OC2為半徑作圓，此圓是相交另一個鉸鏈中心所在的圓。5）以D點圓心，機架長度為半徑作圓交上圓地 A1和A2兩點。任取其中一 點作為曲柄的轉(zhuǎn)動中心（如取 A1）o6)量取AiCi和AiC2長度，計算曲柄和連桿長度 a b:AC? AG2AC?AC133.5mm154mm5.設計一

24、擺動導桿機構，已知擺動導桿機構的機架長度d=450m m，行程速比系數(shù) K=1.40° （比例尺 1 =13mmmm）解答：作圖法：1）計算導桿兩極限位置夾角K 1180 180K 1g 301.4 130 ；2）選定D點，作 mDn=30 ,再作其等分角線DP，見題解圖;3）選定比例尺 1 =13mmmm在分角線上量取DA45034.615mm ,得到l曲柄回轉(zhuǎn)中心A ；4）過A點作導桿任一極限位置的垂直線 ACi,則該線段 Sr 即為所求曲柄長度a=116mm°解析法：1） 計算導桿兩極限位置夾角：同上：302）曲柄長度30a d Sin 450 Sin 116.47m

25、m2 26. 圖示導桿機構中，已知 LAB=40mm ,偏距e=10mm,試 問：1） 欲使其為曲柄擺導桿機構，LAC的最小值為多少；2）若LAB不變，而e=0，欲使其為曲柄擺動導桿機構，LAC 的最小值為多少；3）若LAB為原動件，試比較在e > 0和e=0兩種情況下， 曲柄擺動導桿機構的傳動角，哪個是常數(shù)，哪個是變數(shù)，哪種傳 力效果好？解答：1） LAC LAB e （40 10） 50mm ,即 LAC 的最小值為50mm。最人值為40mi2）當e=0時，該機構成為曲柄擺動導桿機構， 必有LACVLAB=40mm,即LAC3）對于尸O時的擺動導桿機構.傳動角Z=W .壓力角=0fl

26、均為亠常數(shù)”對于 的最大值為40mm。3）對于譽時的擺駆髒苛傳I角速廳向壓鶉于導當均也轉(zhuǎn)動而 變化而滑塊作用于導桿的力總塵垂貢于導桿,故壓力角金不為零*而傳動角0<<90，：,.其導桿上任何點的速度方向不垂直于導桿,對于龍時的擺柄的轉(zhuǎn)動而變化，而滑塊作用于導桿的力總是垂直于導桿，故壓力角且隨曲不為零,圖而傳動角SV浙嚇90字且是變化的。從傳力效果看,.e=0的方案好。7. 如圖所示，若要求四桿機構的兩連架桿對應位置分別是:145 r ' 50 , 290 , 280 ,3 135 S J10 ; WSg解答：四桿機構兩連架桿的對應位置函數(shù)關系為: r（f試用解析法設計此四桿

27、機構。解答：四桿機構兩連架桿的對應位置函數(shù)關系為：cos( i0)F0 cos(i0) P cos( iOiO)P2預設0007將00。45 , 150 , 290 ,250 , 3135 ,3110代入上式得到方程組：cos45P0 cos50R cos(5040 )P2cos90P0 cos80R cos(8090 )P2cos135F0 cos110P1 cos(1101135 )P2解上式得：2 2 2Po 1.533 ca,R 1.063 cd,P20.781(da)(ca)1 (ba) (2da).C 1.533a,d1.442a,b 1.782a任選曲柄長度a,代入求出其它桿長b

28、、c、d,即可得到所需機構。8. 如圖所示，已知滑塊和搖桿的對應位置分別是S=40mm, 1 60 ，S2=30mm, 2 90，S3=20mm, 3 120。試用解析法確定機構各構件的長度如圖所示，己知滑塊和搖桿的對應位置分別是S=40mm. y =60o,S2 =30mw,y=X2.試用解析法確定機構各構件的長度和偏心距e。2 B 2LA叮丄八（L Si- VI i SW英汀耳A將 S1=40mm, 1 ,60 ,S2=30mm ,2 90 , S=2Omm, 3 120 代入上式得到： SI 4JIrln02刊血野於皈昭礦莎1LM弋典60式得釦402 2LabCOs90LBC_(LABS

29、in90 e) 30IS 呷製。% 呦您 Y)A 40 七0跖陰口¾ 點濟方程組,得到ZAB=20mm珂BC=303rnm,Bsin120 月一評解上方程組，得到 ZAB=20mm, =30.03mm, =18,66mm<>設計一牛頭刨床的主傳動機構（題圖為其機構示意圖兒已知：主動曲柄繞軸心A r(f2）如題解圖所示，過A點作地基面垂線交于D點，以D點為頂點,l C1OE2E2IDCISin 2l DC1lE1E12 si n300mme=18.66mm°9、設計一刨床的主傳動機構（題圖為其機構示意圖）。已知：主動曲柄繞軸 心A作等速回轉(zhuǎn)，從動件滑枕作往復移動，刨頭行程 EE2=300mm,行程速比系 數(shù)K=2 ,其他如圖所示。（要點：a.擬定該連桿機構的運動簡圖；b.確定該機構的 幾何尺寸。）解題要點分析：按所給條件進行分析，應為導桿機構。解答：1）計算極位夾角18018060以AD為角平分線作ADCI - 303）計算導桿長度2