機(jī)械設(shè)計(jì)課后習(xí)題作業(yè)

1、第8章作業(yè)8-l皎鏈四桿機(jī)構(gòu)中，轉(zhuǎn)動(dòng)副成為周轉(zhuǎn)副的條件是什么 ？在下圖所示四桿機(jī)構(gòu) ABCD中哪些 運(yùn)動(dòng)副為周轉(zhuǎn)副？當(dāng)其桿AB與AD重合時(shí)，該機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)上有何特點(diǎn) ？并用作圖法求出桿 3 上E點(diǎn)的連桿曲線。答：轉(zhuǎn)動(dòng)副成為周轉(zhuǎn)副的條件是：（1）最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和；（2）機(jī)構(gòu)中最短桿上的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為周轉(zhuǎn)副。圖示 ABCD四桿機(jī)構(gòu)中C、D為周 轉(zhuǎn)副。當(dāng)其桿AB與AD重合時(shí)，桿BE與CD也重合因此機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置。8-2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)以曲柄為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)是否一定存在急回運(yùn)動(dòng)，且一定無(wú)死點(diǎn)？為什么？答：機(jī)構(gòu)不一定存在急回運(yùn)動(dòng)，但一定無(wú)死點(diǎn)，因?yàn)椋?（1）當(dāng)極位夾角

2、等于零時(shí)，就不存在 急回運(yùn)動(dòng)如圖所示，（2）原動(dòng)件能做連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以一定無(wú)死點(diǎn)。8-3四桿機(jī)構(gòu)中的極位和死點(diǎn)有何異同？8-4圖a為偏心輪式容積泵；圖 b為由四個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成的轉(zhuǎn)動(dòng)翼板式容積泵。試?yán)L出兩種 泵的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并說(shuō)明它們?yōu)楹畏N四桿機(jī)構(gòu)，為什么 ？ 解 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如右圖所示，ABCD是雙曲柄機(jī)構(gòu)。因?yàn)橹鲃?dòng)圓盤 AB繞固定軸A作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，而各翼板CD繞固定軸D轉(zhuǎn)動(dòng)，所以A、 D為周轉(zhuǎn)副，桿 AB、CD都是曲柄。8-5試畫出圖示兩種機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并說(shuō)明它們各為何種機(jī)構(gòu)。圖a曲柄搖桿機(jī)構(gòu)圖b為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。8-6如圖所示，設(shè)己知四桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的長(zhǎng)度為a=240mm, b =600

3、mm , c=4°°mm,d =5°°mm。試問(wèn)：1）當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，是否有曲柄存在 ？2）若各桿長(zhǎng)度不變，能否以選不同桿為機(jī)架的辦法獲得雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)？如何獲得？3）若a、b、c三桿的長(zhǎng)度不變，取桿 4為機(jī)架，要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu),d的取值范圍應(yīng)為何值 ？：C題8-6圖解 （1）因a+b=240+600=84拳900=400+500=c+d且最短桿 1為連架軒.故當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí),有曲柄存在?！埃?）、能。要使此此機(jī)構(gòu)成為雙曲柄機(jī)構(gòu)，則應(yīng)取 1桿為機(jī)架；兩使此機(jī)構(gòu)成為雙搖桿 機(jī)構(gòu)，則應(yīng)取桿3為機(jī)架。（3）要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，d的取值范圍應(yīng)為24

4、0760mm。8-7圖示為一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，試求桿AB為曲柄的條件。若偏距 e=0,則桿AB為曲柄的條件是什么？、解（1）如果桿AB能通過(guò)其垂直于滑塊導(dǎo)路的兩位置時(shí)，則轉(zhuǎn)動(dòng)副A為周轉(zhuǎn)副，故桿AB為曲柄的條件是 AB+e < BC。若則距e=0,則桿AB為曲柄的條件是 ABV BC8-8在圖所示的皎鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿的長(zhǎng)度為"=28mm ,l2=52mm,l3=50mm,l4 =72mm ,試求：1）當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)的極位夾角桿3的最大擺角中、最小傳動(dòng)角翕和行程速比系數(shù) K;2）當(dāng)取桿1為機(jī)架時(shí)，將演化成何種類型的機(jī)構(gòu)？為什么？并說(shuō)明這時(shí)C、D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)

5、副；3）當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，又將演化成何種機(jī)構(gòu)？這時(shí)A、B兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是否仍為周轉(zhuǎn)副？8-9 在圖示的連桿機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為題8-8圖解（1）件出機(jī)構(gòu)的兩個(gè)極位，如圖，并由圖中量得:0 =18.6o,（）=70.6o, 丫 min=22.7 ok 180、_ 18018. 62 3一 180=一 1 8018. 6 .（2）由11+14 < 12+13可知圖示皎鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度符合桿長(zhǎng)條件；小最短桿l為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)將演化成雙曲柄機(jī)構(gòu)；最短桿1參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副 A、B都是周轉(zhuǎn)副而C、D為擺轉(zhuǎn)副；A、B仍為（3）當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，最短桿變?yōu)檫B桿，又將演化成雙搖桿機(jī)構(gòu)，此時(shí) 周轉(zhuǎn)副。l

6、AB = 160mm, lBC = 260mm,"=200mm, y =0mm，構(gòu)件AB為原動(dòng)件，沿順時(shí)針方向勻速回轉(zhuǎn)，試確定1）四桿機(jī)構(gòu)ABCD的類型；2）該四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角'min ；3）滑塊F的行程速比系數(shù)K。B題8-9圖解 （1）由1ad+1bc<1ab+1cd且最短桿AD為機(jī)架可知，圖中四桿 ABCD為雙曲柄機(jī)構(gòu)；作出四桿機(jī)構(gòu) ABCD傳動(dòng)角最小時(shí)的位置。見圖并量得 丫 min=120（3）作出滑塊F的上、下兩個(gè)極位及原動(dòng)件AB與之對(duì)應(yīng)的兩個(gè)極位，并量得 0 =470。求出滑塊F的行程速比系數(shù)為,1 80 '1 8047.k1.711 8 0 -1

7、 80478-10試說(shuō)明對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)當(dāng)以曲柄為主動(dòng)件時(shí)，其傳動(dòng)角在何處最大？何處最小？解 在曲柄與導(dǎo)軌共線的兩位置之一傳動(dòng)角最大，丫 max=90 o；在曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一傳動(dòng)角最小，丫 min=arCOS（LAB/l BC）。8-11正弦機(jī)構(gòu)（圖8 15b）和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（圖8-22a）中，當(dāng)以曲柄為主動(dòng)件時(shí)，最小傳動(dòng)角 min為多少？傳動(dòng)角按什么規(guī)而變化？解 丫 min=90O；傳動(dòng)角恒定不變。8-12圖示為偏置導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，試作出其在圖示位置時(shí)的傳動(dòng)角以及機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角及其出現(xiàn)的位置，并確定機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的條件。解傳動(dòng)角以及機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角及其出現(xiàn)的位置如下圖所示。機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿

8、機(jī)構(gòu)的條件：AEK AC8-13如圖8 57所示，當(dāng)按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，試證明若將固定皎鏈A的中心取在FG弧段上將不滿足運(yùn)動(dòng)連續(xù)性要求。答 因這時(shí)機(jī)構(gòu)的兩極位 DCi, DC2將分別在兩個(gè)不連通的可行域內(nèi)。8-14圖示為一實(shí)驗(yàn)用小電爐的爐門裝置，關(guān)閉時(shí)為位置Ei,開啟時(shí)為位置 E2。試設(shè)計(jì)一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)來(lái)操作爐門的啟閉（各有關(guān)尺寸見圖"（開啟時(shí)，爐門應(yīng)向外開啟，爐門與爐體不得 發(fā)生干涉。而關(guān)閉時(shí)，爐門應(yīng)有一個(gè)自動(dòng)壓向爐體的趨勢(shì)（圖中S為爐門質(zhì)心位置）。B、C為兩活動(dòng)皎鏈所在位置。解（1）作出B2C2的位置；用作圖法求出 見下圖，并從圖中量得A及D的位置，并作出

9、機(jī)構(gòu)在E2位置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,Iab=婦.AB=95 mmIad=婦.AD =335mm Icd= 11 i.CD=290mm并作出機(jī)構(gòu)在位置的運(yùn)動(dòng)圖（保留作圖線）。Iab=婦.AB=92.5 mmIbc=婦B C=l 27.5 rnmIcd=(1 i.CD=262.5 mn用件圖法在爐門上求得 B及C點(diǎn)位置, 作圖時(shí)將位置 E1轉(zhuǎn)至位置E2,見圖并量得8-15圖示為公共汽車車門啟閉機(jī)構(gòu)。已知車門上皎鏈C沿水平直線移動(dòng)，皎鏈 B繞固定皎鏈A轉(zhuǎn)動(dòng)，車門關(guān)閉位置與開啟位置夾角為a=115 o AB1/C1C2, Ibc=400 mm , 1cic2=550mm ,試求構(gòu)件AB的長(zhǎng)度，驗(yàn)算最小傳動(dòng)角，

10、并繪出在運(yùn)動(dòng)中車門所占據(jù)的空間 （作為公共 汽車的車門，要求其在啟閉中所占據(jù)的空間越小越好。CD和滑塊F聯(lián)接起來(lái)，使F2、F3相對(duì)應(yīng)（圖示尺寸系按8-16圖示為一已知的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，現(xiàn)要求用一連桿將搖桿搖桿的三個(gè)已知位置 C1D、C2D、C3D和滑塊的三個(gè)位置 Fi、 比例繪出）。試確定此連桿的長(zhǎng)度及其與搖桿CD皎接點(diǎn)的位置。C2解 由題意知，本題實(shí)際是為按兩連架汗（搖桿與滑塊）的預(yù)定對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四抨機(jī)構(gòu)的同題。具體作圖過(guò)程如下圖所示。連桿的長(zhǎng)度為1ef= 1E2F2= l 30 mm。8-17 圖示為某儀表中采用的搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，若已知滑塊和搖桿的對(duì)應(yīng)位置為Si=36mm,Si2=8mm ,

11、S23=9 mm ;力12=25 o, 4 23=35 o,搖桿的第II位置在鉛垂方向上?；瑝K上皎鏈點(diǎn) 取在B點(diǎn)，偏距e=28 mm,試確定曲柄和連桿長(zhǎng)度。解本題屬于按兩連架軒預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)問(wèn)題。此問(wèn)題可用反轉(zhuǎn)法求解。曲柄長(zhǎng)度22.2mm，連桿長(zhǎng)度 52.2 mm.見圖中標(biāo)注。*7 I8-18試設(shè)計(jì)圖示的六桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)當(dāng)原動(dòng)件l自y軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò) 力12=60。時(shí)，構(gòu)件3順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)W =45。恰與x軸重合。此時(shí)，滑塊 6自Ei點(diǎn)移動(dòng)到E2點(diǎn)，位移Si2=20 mm。試確 定皎鏈B及C的位置。.VCi解由題意知，所要設(shè)計(jì)的六桿機(jī)構(gòu)ABCDEF是由皎鏈四桿機(jī)構(gòu) ABCD和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)C

12、DE串聯(lián)所組成，故此設(shè)計(jì)問(wèn)題，可分解為兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。對(duì)于搖桿滑塊機(jī)構(gòu) CDE的設(shè)計(jì)，就是確定活動(dòng)皎鏈 C的位置，可用反轉(zhuǎn)法設(shè)汁，具體 作法如下圖所示。對(duì)于皎鏈四抨機(jī)構(gòu) ABCD的設(shè)計(jì).就是確定活動(dòng)皎鏈 B的位置，也可用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)， 具體作法如下圖所示。8-19現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)翻書器。如圖所示，當(dāng)踩動(dòng)腳踏板時(shí)，連桿上的肘點(diǎn)自M,移至M :就可翻過(guò)一頁(yè)書。現(xiàn)已知固定皎鏈A、D的位置，連架桿 AB的長(zhǎng)度及三個(gè)位置以及描點(diǎn)M的三個(gè)位置。試設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)（壓重用以保證每次翻書時(shí)只翻過(guò)一頁(yè)），切抒吼解：作圖，并量得： AB=36mm, AD=47mm, CD=5mm,BC=10mm, BM=3

13、6mm, CM=44mm5快8-20現(xiàn)需設(shè)計(jì)一皎鏈四桿機(jī)構(gòu)，用以啟閉汽車前燈的遮避窗門。圖示為該門（即連桿上的標(biāo)線）在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的五個(gè)位置，其參數(shù)如表 8- 3所示。試用解析法設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu) （其位置 必須限定在圖示長(zhǎng)方形的有效空間內(nèi) ）。畫8 -即圖8-21圖示為一用推拉纜操作的長(zhǎng)桿夾持器，用一四桿機(jī)構(gòu) ABCD來(lái)實(shí)現(xiàn)夾持動(dòng)作。設(shè)已知 兩連架桿上標(biāo)線的對(duì)應(yīng)角度如圖所示，試確定該四桿機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度。解：取AD為機(jī)架，并以適當(dāng)比例尺作機(jī)架AD及AB桿與DE桿的三對(duì)對(duì)應(yīng)位置。此機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要步驟如圖（保留作圖線），機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度為：L）8-22圖示為一汽車引擎油門控制裝置。此裝置由四桿機(jī)構(gòu)ABCD、平

14、行四邊形機(jī)構(gòu)DEFG及油門裝置所組成，由繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)的油門踏板 OI驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)油門踏板與油門的協(xié)調(diào)配合動(dòng) 作。當(dāng)油門踏板的轉(zhuǎn)角分別為0。5。15o及20o時(shí)，桿MAB相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角分別為 0。32cx52o及63c（逆時(shí)針方向），與之相應(yīng)油門開啟程度為 0o（關(guān)閉）、146 44o及60o（全開）四個(gè)狀態(tài)。 現(xiàn)設(shè)Iad=120 mm，試以作圖法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)ABCD，并確定桿 AB及CD的安裝角度3 1及3 2的大?。ó?dāng)踏板轉(zhuǎn)20o時(shí)，AM與OA重合，DE與AD重合）。解：（1）由平行四邊形機(jī)構(gòu)特征知桿 CD的轉(zhuǎn)角與油門開啟角相同，故四桿機(jī)構(gòu)ABCD兩連架桿 AB 及 CD 的三對(duì)對(duì)應(yīng)角 a 12

15、=32 o, （）12=14 Q a 13=52 o,力 13=44 o, a 14=63 Q 力 14=60 o；且均為逆時(shí)針方向；（2）取相應(yīng)比例尺作出機(jī)架AD如圖所示；取BB為歸并點(diǎn)，按點(diǎn)歸并法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)（保留全部作圖線），并量得：1ab=婦.AB=92mm, 1ad=i.AD=120mm, 1bc=婦.BC=180mm, 1cd=i.CD=34mm; 6i=92q 3 2=102o8-23如圖所示，現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一皎鏈四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)已知搖桿CD的長(zhǎng)lcD=75mm行程速比系數(shù)K=1.5,機(jī)架AD的長(zhǎng)度為1ad =100mm，搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架間的夾角為 W=45。，試 求曲柄的長(zhǎng)度1

16、ab和連桿的長(zhǎng)度1bc （有兩組解）。C題8-23圖, k -1%. 5 118 01 8 4 =36解：先計(jì)算k 11. 5 1再以相應(yīng)比例尺i.作圖可得兩個(gè)解：(1) 1ab=婦.(AC2-AC1)/2 =49.5mm, l bc=私 i. (AC2+AC 1)/2=119.5mm(2) 1ab= h. (AC 1-AC2)/2 =22mm, l bc= h.(AC 2+AC 1)/2=48mm8-24如圖所示，設(shè)已知破碎機(jī)的行程速度變化系數(shù)K=1.2,顆板長(zhǎng)度Icd=300 mm顆板擺角4 =35。，曲柄長(zhǎng)度Iad=80 mm。求連桿的長(zhǎng)度，并驗(yàn)算最小傳動(dòng)角 丫 min是否在允許的范圍內(nèi)

17、。li口 =180 一 =180 E =36解：先計(jì)算k 11.5 1取相應(yīng)比例尺 h作出搖桿CD的兩極限位置CD及C2D和固定皎鏈A所在圓明（保留作圖線）。-如圖所示，以 C2為圓心、2AB為半徑作圓，同時(shí)以 F為圓心2FC2為半徑作圓，兩圓 交于點(diǎn)E,作C2E的延長(zhǎng)線與圓S1的交點(diǎn)，即為皎鏈 A的位置。由圖知：1bc=婦.AC1+lAB=310mm丫 min= 丫 ''=45o>40o8-25圖示為一牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，已知 1ab=75 mm , 1de=100 mm,行程速度變化系數(shù) K=2 ,刨頭5的行程H=300 mm。要求在整個(gè)行程中，推動(dòng)刨頭 5有較小的

18、壓力角，試設(shè)計(jì) 此機(jī)構(gòu)。£=U =180=180 2 = 60解先算導(dǎo)桿的擺角k+12+1取相應(yīng)比例尺a i作圖，由圖可得導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿和機(jī)架的長(zhǎng)度為：Lcd=婦.CD=300mm, l ac=婦.AC=150mm;導(dǎo)桿端點(diǎn)D的行程DiD2=EiE2=H/ i為了使推動(dòng)刨頭5在整行程中有較小壓力角，刨頭導(dǎo)路的位置h成為H=l cd(1+cos( (f) /2)/2=300(1+cos(60/2)/2=279.9mm點(diǎn)津 本題屬于按行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)問(wèn)題，需要注意的是：導(dǎo)桿 CD的最大擺角與機(jī)構(gòu)極位夾角相等：因H=300mm ,且要求在整個(gè)行中刨頭運(yùn)動(dòng)壓力角較小。所以取 CD1=

19、CD2=300mm,貝U DD2=H=300mm。8-26某裝配線需設(shè)計(jì)一輸送工件的四桿機(jī)構(gòu)，要求將工件從傳遞帶Ci經(jīng)圖示中間位置輸送到傳送帶C2上。給定工件的三個(gè)方位為：Mi(204, -30), 0 21=0。; M2(144, 80), 0 22=22 o；M3(34, 100), 0 23=68 0。初步預(yù)選兩個(gè)固定皎鏈的位置為A(0 , 0)、D(34, 83)。試用解析法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。解由題可知，本題屬于按預(yù)定的連桿位置用解析法設(shè)汁四桿機(jī)構(gòu)問(wèn)題，N=3，并已預(yù)選xa, yA和Xd, yD坐標(biāo)值，具體計(jì)算過(guò)程略。8-27如圖所示，設(shè)要求四桿機(jī)構(gòu)兩連架桿的三組對(duì)應(yīng)位置分別為叫=0&#

20、176;,電=75 °,偶=125七勺=105°。試以解析法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。Cos(a + a 0)=p0COS(力 + 力 0)+piCOS(力 + 力 0)-( a + a 0)+p2cos 35 p0cos 5p1co-s( 50+p35 )cos80p0c o s 7 p1co s( 7 5 p80 )得 cos 1 25 p0cos10p5 cos(1 05 + p1 25 )解之得(計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后四位)p°=1.5815, pi=-1.2637, p2=1.0233(2) 如圖所示，求各桿的相對(duì)長(zhǎng)度，得n=c/a=p0=1.5815, l=-n/p=1.2515m = l2 n2 1 -2lp2 =1.5831(3) 求各桿的長(zhǎng)度：得 d=80.00a=d/l=80/1.2515=63.923mmb=ma=1.5831 x 63.923=101.197mmc=na=1.5851x 63.923=101.094mm8-28試用解析法設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，設(shè)已知滑塊的行程速度變化系數(shù)K=1 . 5,滑塊的沖程H=50 mm，偏距e=20 mm。并求其最大壓力角 a max。k -1151-180