大学机械原理考试原题目——平面连杆机构的设计

第三章 平面连杆机构及其设计1、如图示的铰链四杆机构中， AD 为机架， mm， mm， mm，问 在什么范围内该机ABa35CDc5030dABCb构为双摇杆机构；该机构是否有可能成为双曲柄机构？2、 试 画 出 图 示 机 构 的 传 动 角 和 压 力 角 ， 并 判 断 哪 些 机 构 在 图 示 位 置 正 处 于 “死 点 ”？（1） （2）（3） （4）5、在图示铰链四杆机构中，已知各构件的长度 mm， mm， mm， mm。25ABl5BCl0CDl50ADl（1）问该机构是否有曲柄，如有，指明哪个构件是曲柄；（2）该机构是否有摇杆，如有，用作图法求出摇杆的摆角范围；（3）以 AB 杆为主动件时，该机构有无急回性？用作图法求出其极位夹角 ，并计算行程速度变化系数 K；（4）以 AB 杆为主动件，确定机构的 和 。maxin6、图示为开关的分合闸机构。已知 mm， mm， mm， mm。试回答：150ABl 20BCl 20CDl 40ADl（1）该机构属于何种类型的机构；（2）AB 为主动件时，标出机构在虚线位置时的压力角 和传动角 ；（3）分析机构在实线位置（合闸）时，在触头接合力 Q 作用下机构会不会打开，为什么？7、试设计一曲柄摇杆机构。设摇杆两极限位置分别为 mm， mm。求 、 及行程速409,1502CDl；50ADlABlC比系数 K 和最小传动角 。min（用图解法求解用图解法求解，简述作图步骤，并保留作图过程）8、 现 需 设 计 一 铰 链 四 杆 机 构 ， 已 知 摇 杆 CD 的 长 度 lCD=150mm， 摇 杆 的 两 极 限 位 置 与 机 架 AD 所 成 的 角 度 ，90321，机 构 的 行 程 速 比 系 数 K=1， 试 确 定 曲 柄 AB 和 连 杆 BC 的 长 度 。10、设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数 K=1.5，滑块的行程 mm，导路的偏距 mm。102Cl 20e（1）用作图法确定曲柄长度 和连杆长度 ； lABlBC（2）若滑块从点 C1 至 C2 为工作行程方向，试确定曲柄的合理转向；（3）用作图法确定滑块工作行程和空回行程时的最大压力角。11、试用图解法设计图示曲柄摇杆机构 ABCD。已知摇杆 mm,摆角 ，行程速度变化系 数 K=1.2，机架长度40DCl o45（a 为曲柄长，b 为连杆长） 。lAD14、试设计一铰链四杆机构。已知行程速度变化系数 K=1，机架长 mm，曲柄长 mm，且当曲柄与连杆共 10ADl 20ABl线，摇杆处于最远的极限位置时，曲柄与机架的夹角为 ，确定摇杆及连杆的长度。建议比例尺为 m/mm30 l2.15、有一铰链四杆机构。已知：摇杆的长度为 430 mm，最大摆角为 ，在两个极限位置时与机架上的两固定铰链中心连线90所成夹角为 和 （如图所示） ，行程速度变化系数为 1.25。求：曲柄、连杆及机架长度。60316、设计一曲柄摇杆机构。已知： mm， mm， mm，K=1.5。求曲柄长 AB、连杆长 BC、机架长582AC241A75CDAD 及摇杆最大摆角 。17、设计一曲柄滑块机构。已知机构处于两极限位置时，其 mm， mm，K=1.5。求曲柄长 AB、连杆长682 251ABC、偏心距 e 和滑块的导程 H。19、碎矿机用曲柄摇杆机构如图所示。已知摇杆 CD 长为 500 mm，摆角 ，其中左极限位置为垂直，铰链 A， D 同在45水平线上，行程速度变化系数 K=1.4。试用图解法确定机架 AD、曲柄 AB 及连杆 BC 的长度。 （保留作图线，并将设计结果写在下面）参考答案一、填空题二、选择题三、简答及作图题四、计算及分析题1、 （本题共 10 分）解：（1）当存在曲柄时，b 为最短杆, mm （3 分）cbad5036501bb ,（2）当不存在曲柄时： 1）b 为最短杆， mm （1 分）2）b 为最长杆， ， ，dac3508mm，又， mm 55 mm mm （2 分）153）b 为中间长度杆， , bbmm （2 分）4所以 mm，55 mm mm （1 分）451mb综合以上两种情况， mm，55 mm mm 时，此机构为双摇杆机构。015（3）有可能成为双曲柄机构。 （1 分）考核知识点: 整转副存在的条件2、 （本题共 10 分）解：每题 2 分，压力角和传动角各 1 分， （1）和（3）机构正处死点位置， （2 分） 。考核知识点: 压力角、传动角、死点3、(本题共 10 分)解：（1）1）当 为最长杆时（即 mm） ，要使机构成为曲柄摇杆机构还应满足下列条件：BCl 40BCl，故 。 （2 分）4032052）当 不为最长杆时（即 mm） ，要使 此机构成为曲柄摇杆机构还应满足下列条件：BCl BCl，故 。 （2 分）BCl3042403BCl所以： （1 分）5（2） 最小传动角出现的两个可能位置，每个 2 分，最小传动角 1 分。 （5 分）考核知识点: 整转副存在的条件、最小传动角的位置4、 （本题共 10 分）解：（1） 。 （2 分）18.709)180()(,10 K（2） 。 （3 分）min57（3）向左大。 （2 分）（4）会出现，因为在连杆与曲柄共线时传动角 。 （3 分）0考核知识点: 行程速度变化系数、最小传动角的位置、死点5、 （本题共 10 分）解：（1） mm，其它二杆之和 mm80maxinBCAll 90CDAl即 其它二杆之和，且连架杆 为 。i Blmin该机构为曲柄摇杆机构。有曲柄，即 AB 杆为曲柄。 （3 分）（2）该机构为曲柄摇杆机构，故有摇杆。摇杆摆角范围 。 （2 分）90（3）有急回性，且 ，故 30。 （3 分）4.1)3180()318()()180( K（4） 或 发生曲柄与机架两次共线的位置，作其二位置 ABCD 和 ABCD，由图得 或maxin max发生在 ABCD 位置处。in故量得： （2 分）max60min30考核知识点: 整转副存在的条件、行程速度变化系数、最小传动角的位置6、 （本题共 10 分）解：（1） ，不满足有曲柄条件，该机构为双摇杆机构。(4 分)50420（2）如图所示， 是压力角， 为传动角。 （3 分）（3）此时 CD 杆是主动件，机构处于死点位置， C 点的约束反力通过 B 点和 A 点，因此机构不能自动打开。 （3 分）考核知识点: 整转副存在的条件、压力角和传动角、最小传动角的位置7、 （本题共 10 分）解：（1）取比例尺 ，先将已知条件画出。 （2 分）m1l（2）测得： mm， mm26ABC 642ABCl两式联立求得： mm， mm （3 分）9l45Bl（3）测得： 15 2所以， （3 分）18.80K（4）测得： （2 分min42考核知识点: 平面四杆机构的设计、行程速度变化系数、最小传动角的位置8、 （本题共 10 分）解：（1）先将已知条件画出， ， mm （2 分）603912DC15021CDl（2）K= 1， ，A 必在 C1C2 的连线上。 （3 分）0（2） mm， mm （3 分）3052ab 5ab解得，曲柄 mm，连杆 mm （2 分）7考核知识点: 平面四杆机构的设计9、 （本题共 10 分）解：（1）画出摇杆两位置 （2 分）（2） （2 分） 30)14.(.180)(180 K（3） 画出 C1，C 2 所在圆。 （2 分）（4）找出 A 点，连接 AC1，AC 2， =520mm， =280mm （2 分）ablAC ablAC1mm， mm （2 分）0)(12Cla 40考核知识点: 平面四杆机构的设计10、 （本题共 10 分）解：（1 （2 分）36)1/(180K（2）作 及 e，作 ，得 C1O 和 C2O 的交点 O，以 O 为圆心和 OC1 为21Cl 90122OC半径作圆周 L，该圆与导路相距为 l 的平行线 q 相交于 A 点，此点即是曲柄回转中心。 （2 分）从图上量得， mm， mm，从而可求得82Al 31ACmm， mm （2 分）4)(12CABl 742)(1ACBll（3）根据滑块的工作行程需获得较佳的受力条件和工作较平稳的要求，选定曲柄的回转方向为逆时针。（2 分）（4）工作行程和空回行程的最大压力角分别为 和 。 （2 分）maxa考核知识点: 平面四杆机构的设计，最小传动角的确定11、 （本题共 10 分）解：（1）极位夹角 （2 分）oo3.16)(180 K（2）作 ，C 1O 与 C2O 相交于 O 点； （2 分）o79221OC（3）以 O 为圆心，以 OC1 为半径画 L 圆； （2 分）（4）作 DC1 的垂直平分线交 L 圆于 A 点，则 A 即为曲柄的回转中心； （2 分）（5）连 AC2 和 AC1，因 AC2=b+a，AC 1=ba，故以（AC 2AC1）/2 为半径， 以 A 为圆心 画 圆 交 AC2 和 AC1 于 B2 点，交 AC1 的 延 长 线 于 B1 点 。则 AB1C1D （或 AB2C2D）即 为 所 设 计 的 曲 柄 摇 杆 机 构。 （2 分）考核知识点: 平面四杆机构的设计12、 （本题共 10 分）解：（1）极位 夹角 （2 分）oo018K（2）因此转动副 A 在返回点 C1、C 2 的连线上； （3 分）（3）且 mm （3 分）521lB（4）机架 o60cs222ACDACDAll o60cs1201231724.mm （2 分）考核知识点: 平面四杆机构的设计13、 （本题共 10 分）解：（1） （2 分）5.10.712CvK oo361805.180K（2）作 ，C 1O 与 C2O 相交于 O 点； （1 分）oo7.39122O（3）以 O 为圆心，以 OC1 为半径画 L 圆； （1 分）（4）在道路上方偏移 e 取 A 点，连接 AC1， AC2 （2 分）（5） mm， mm （2 分）2312ClAB 371AlBC（6）如图 （2 分）