机械原理第8-9章作业解答-2009年3月四杆

1、LOGO机械原理作业评讲机械原理作业评讲（第（第8 8、9 9章）章）机械原理机械原理习题课习题课例例8.5 8.5 设计曲柄摇杆机构设计曲柄摇杆机构ABCDABCD。已知摇杆。已知摇杆CDCD的长的长度度 ，摇杆两极限位置间的夹角，摇杆两极限位置间的夹角 , ,行程速比系数行程速比系数K=1.25K=1.25，连杆，连杆BCBC的长度的长度 。试求曲柄试求曲柄ABAB的长度的长度 和机架和机架ADAD的长度的长度 。290CDlmm32260BClmmABlADl解：解：180 (1)/(1)180 (1.25 1)/(1.25 1)20KK取相应的比例尺取相应的比例尺 作图如下。作图如下。

2、l分析分析: :此题属于已知此题属于已知行程速比系数设计四行程速比系数设计四杆机构问题杆机构问题,因此可先作出固定铰链因此可先作出固定铰链A所处所处的圆的圆,再根据再根据C1C2及及 角角,由三角形的余弦由三角形的余弦定理解得定理解得 ,作图求出作图求出 。ABlADl机械原理机械原理习题课习题课1212,9070C CC C P连作取一点取一点D D，使，使121232 ,/CDlC DCC DC Dl1122C PCCC PP作交于 点，1212CC PCC A作的外接圆，在中，22212()()()2()()cosBCABBCABBCABBCABC Cllllllll其中，其中，1212

3、2cos2 290 cos74159.87CDC ClC C Dmm 解得，解得，67ABlmm( (下面由三角形的余弦定理求下面由三角形的余弦定理求 ) )ABl机械原理机械原理习题课习题课112CABCABllCC P以 为圆心，为半径作弧交的外接圆于 点，故：故：250ADllADmm机械原理机械原理习题课习题课8-6 8-6 如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为a=240mma=240mm，b=600mm,c=400mm,d=500mm.b=600mm,c=400mm,d=500mm.试问：试问：1 1）当取杆）当取杆4 4为机架时，是否有曲柄存

4、在？为机架时，是否有曲柄存在？2 2）若各杆长度不变，能否采用选不同杆为机架的）若各杆长度不变，能否采用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？办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？如何获得？3 3）若）若a a、b b、c c三杆的长度不变，取杆三杆的长度不变，取杆4 4为机架，要为机架，要获得曲柄摇杆机构，获得曲柄摇杆机构，d d的取值范围为何值？的取值范围为何值？1234ABCDabcd题题8-6图图机械原理机械原理习题课习题课解解 1 1）因）因且最短杆且最短杆1 1为连架杆，故当取杆为连架杆，故当取杆4 4为机架时，有曲为机架时，有曲柄存在。柄存在。24060084090

5、0400500abcd1234ABCDabcd题题8-6图图8-6 8-6 如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为a=240mma=240mm，b=600mm,c=400mm,d=500mm.b=600mm,c=400mm,d=500mm.试问：试问：1 1）当取杆）当取杆4 4为机架时，是否有曲柄存在？为机架时，是否有曲柄存在？机械原理机械原理习题课习题课2 2）能。要使此机构成为双曲柄机构，）能。要使此机构成为双曲柄机构，则应取杆则应取杆1 1为机架；而要使此机构成为为机架；而要使此机构成为双摇杆机构，则应取杆双摇杆机构，则应取杆3 3为机架。为机架。

6、8-6 8-6 如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为a=240mma=240mm，b=600mm,c=400mm,d=500mm.b=600mm,c=400mm,d=500mm.试问：试问：2 2）若各杆长度不变，能否采用选不同杆为机架的）若各杆长度不变，能否采用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？办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？如何获得？1234ABCDabcd题题8-6图图机械原理机械原理习题课习题课3 3）要获得曲柄摇杆机构，）要获得曲柄摇杆机构，d d的取值范围应为的取值范围应为 240-760 mm 240-760 mm8

7、-6 8-6 如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为a=240mma=240mm，b=600mm,c=400mm,d=500mm.b=600mm,c=400mm,d=500mm.试问：试问：3 3）若）若a a、b b、c c三杆的长度不变，取杆三杆的长度不变，取杆4 4为机架，要为机架，要获得曲柄摇杆机构，获得曲柄摇杆机构，d d的取值范围为何值？的取值范围为何值？1234ABCDabcd题题8-6图图机械原理机械原理习题课习题课8-8 8-8 图示铰链四杆机构中，各杆的长度为图示铰链四杆机构中，各杆的长度为 试求：试求：1 1）当取杆）当取杆4 4为机

8、架时，该机构的极位夹角为机架时，该机构的极位夹角 、杆、杆3 3的最大摆角的最大摆角 、最小传动角、最小传动角 和行程速度变化系和行程速度变化系数数K K；2 2）当取杆）当取杆1 1为机架时，将演化为何种类型的机构？为机架时，将演化为何种类型的机构？为什么？并说明这时为什么？并说明这时C C、D D两个转动副是周转副还是两个转动副是周转副还是摆动副；摆动副；3 3）当取杆）当取杆3 3为机架时，将演化为何种机构？这时为机架时，将演化为何种机构？这时A A、B B两个转动副是否仍为周转副？两个转动副是否仍为周转副？123428,52,50,72lmm lmm lmm lmmmin1234ABC

9、D题题8-8图图机械原理机械原理习题课习题课8-8 8-8 图示铰链四杆机构中，各杆的长度为图示铰链四杆机构中，各杆的长度为 试求：试求：1 1）当取杆）当取杆4 4为机架时，该机构的极位夹角为机架时，该机构的极位夹角 、杆、杆3 3的最大摆角的最大摆角 、最小传动角、最小传动角 和行程速度变化系和行程速度变化系数数K K；123428,52,50,72lmm lmm lmm lmmmin18.670.6min22.7000018018018.61.2318018018.6K解：解：1 1）作出机构的两）作出机构的两个极位，如图，并量得个极位，如图，并量得机械原理机械原理习题课习题课8-8 8

10、-8 图示铰链四杆机构中，各杆的长度为图示铰链四杆机构中，各杆的长度为 试求：试求：2 2）当取）当取1 1为机架时，将演化为何种类型的机构？为为机架时，将演化为何种类型的机构？为什么？并说明这时什么？并说明这时C C、D D两个转动副是周转副还是摆两个转动副是周转副还是摆动副；动副；2 2）由）由 可知，铰链四杆机构各杆长度可知，铰链四杆机构各杆长度符合杆长条件；符合杆长条件；当取最短杆当取最短杆1 1为机架时，该机构将演化成为双曲柄为机架时，该机构将演化成为双曲柄机构；机构；最短杆最短杆1 1参与构成的转动副参与构成的转动副A A、B B是周转副，而是周转副，而C C、D D是摆动副是摆动

11、副123428,52,50,72lmm lmm lmm lmm1423llll1234ABCD题题8-8图图机械原理机械原理习题课（始）习题课（始）8-8 8-8 图示铰链四杆机构中，各杆的长度为图示铰链四杆机构中，各杆的长度为 试求：试求：3 3）当取杆）当取杆3 3为机架时，又将演化成何种机构？这时为机架时，又将演化成何种机构？这时A A、B B两个转动副是否仍为周转副两个转动副是否仍为周转副 3 3）当取杆）当取杆3 3为机架时，最短杆为机架时，最短杆1 1变为连杆，又将演变为连杆，又将演化成双摇杆机构，此时化成双摇杆机构，此时A A、B B仍为周转副。仍为周转副。123428,52,5

12、0,72lmm lmm lmm lmm1234ABCD题题8-8图图机械原理机械原理习题课习题课8-16 8-16 图示为一已知的曲柄摇杆机构，现要求用一图示为一已知的曲柄摇杆机构，现要求用一连杆将摇杆连杆将摇杆CDCD和滑块和滑块F F连起来，使摇杆的三个已知连起来，使摇杆的三个已知位置位置C C1 1D D、C C2 2D D、C C3 3D D和滑块的三个位置和滑块的三个位置F F1 1、F F2 2、F F3 3相相对应（图示尺寸系按比例画出）。试确定此连杆对应（图示尺寸系按比例画出）。试确定此连杆的长度及其与摇杆的长度及其与摇杆CDCD铰接点的位置铰接点的位置图图8-168-16机械

13、原理机械原理习题课习题课解：解： 由题意知，本题实际是为按两连架杆（摇杆由题意知，本题实际是为按两连架杆（摇杆与滑块）的预定对应位置设计四杆机构的问题。与滑块）的预定对应位置设计四杆机构的问题。具体作图过程如下图，连杆具体作图过程如下图，连杆EFEF的长度的长度22130EFllE Fmm题题8-168-16图图机械原理机械原理习题课习题课8-17 8-17 图示为某仪表中采用的摇杆滑块机构，若已图示为某仪表中采用的摇杆滑块机构，若已知滑块和摇杆的对应位置为知滑块和摇杆的对应位置为S S1 1=36mm=36mm，S S1212=8mm=8mm，S S2323=9mm=9mm， , ,摇杆的第

14、摇杆的第IIII位置在铅位置在铅垂方向上。滑块上铰链点取在垂方向上。滑块上铰链点取在B B点，偏距点，偏距e=28mme=28mm。试确定曲柄和连杆的长度试确定曲柄和连杆的长度解：本题属于按两连架杆预定的对应位置设计四解：本题属于按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构问题，此问题可以用反转法求解。杆机构问题，此问题可以用反转法求解。曲柄长度曲柄长度22.2mm22.2mm，连杆长度，连杆长度52.2mm52.2mm122325 ,35机械原理机械原理习题课习题课9-1 9-1 何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击？何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击？试补全图示各段的试补全图示各段的 曲线，

15、并指出曲线，并指出哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击。哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击。答：凸轮机构传动中的刚答：凸轮机构传动中的刚性冲击是指理论上无穷大性冲击是指理论上无穷大的惯性力瞬间作用到构件的惯性力瞬间作用到构件上，使构件产生强烈的冲上，使构件产生强烈的冲击；而柔性冲击是指理论击；而柔性冲击是指理论上有限大的惯性力瞬间作上有限大的惯性力瞬间作用到构件上，使构件产生用到构件上，使构件产生的冲击。的冲击。,sva 曲线曲线见左图。在图中见左图。在图中B,CB,C处有处有刚性冲击，在刚性冲击，在O,A,D,EO,A,D,E处处有柔性冲击。有柔性冲击。,sva机械原理机械原理习题课习

16、题课9-2 9-2 何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？加以避免？答：在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时，凸轮答：在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时，凸轮的工作廓线出现尖点的现象称为变尖现象；凸轮的的工作廓线出现尖点的现象称为变尖现象；凸轮的工作廓线使推杆不能实现预期的运动规律的现象称工作廓线使推杆不能实现预期的运动规律的现象称为失真现象。变尖的工作廓线极易磨损，使推杆运为失真现象。变尖的工作廓线极易磨损，使推杆运动失真，而失真时，推杆的运动规律完全达不到设动失

17、真，而失真时，推杆的运动规律完全达不到设计要求，因此应设法避免。计要求，因此应设法避免。变尖和失真现象可通过增大凸轮的基圆半径，减小变尖和失真现象可通过增大凸轮的基圆半径，减小滚子半径以及修改推杆运动规律等方法来避免。滚子半径以及修改推杆运动规律等方法来避免。机械原理机械原理习题课习题课9-6 9-6 在图示机构中，哪个是正偏置？哪个是负偏置？在图示机构中，哪个是正偏置？哪个是负偏置？根据式（根据式（9-249-24）说明偏置方向对凸轮机构压力角有）说明偏置方向对凸轮机构压力角有何影响？何影响？答：由凸轮的回转中答：由凸轮的回转中心作推杆轴线的垂线，心作推杆轴线的垂线，得垂足点，若凸轮在得垂足点，若凸轮在垂足点的速度沿推杆垂足点的速度沿推杆的推程方向，则凸轮的推程方向，则凸轮机构为正偏置，反之机构为正偏置，反之为负偏置。由此可知，为负偏置。由此可知，在图示机构中，两个在图示机构中，两个均为正偏置。由均为正偏置。由由由可知，在其他条件不变的情况下，若为正偏置，