机械原理答案

1输入，使轴A连续回转;1输入，使轴A连续回转;a)自由度。尽管轴A上，只能第二章平面机构的结构分析题2-1图a所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以到达冲压的目的。试绘出其机构运动简图〔各尺寸由图上量取〕，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。解：1〕取比例尺，绘制机构运动简图。〔图2-1a〕2〕要分析是否能实现设计意图，首先要电脑构的此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在作为一个活动件，故 n 3p3 Ph 1F3n2pi Ph 3 324 1 0原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。分析：因构件3、4与机架5和运动副B、C、D组成不能运动的刚性桁架。故需增加构件的自由度。或用一个高副来代替一个低或用一个高副来代替一个低3〕提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副,副。(1)在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-1b)。在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-1c)。〔〔3〕在构件3、4之间加一滚子〔局部自由度〕及一个平面高副〔图2-1d〕。34/72-(a)!1-443(C)题2-1(b)(d)2T1-#31讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件〔相当于增加 3个自由度〕和1个低副〔相当于引入2个约束〕，如图2-1〔b〕〔c〕所2-1示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1〔d〕所示。题2-2图a所示为一小型压力机。图上， 齿轮1与偏心轮1'为同一构件，绕固定轴心0连续转动。在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C轴上下摆动。同时，又通过偏心轮1'、连杆2、滑杆3使C轴上下移动。最后通过在摆杆 4的叉槽中的滑块7和铰链G使冲头8实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。

解：分析机构的组成:此机构由偏心轮1'〔与齿轮1固结〕、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。偏心轮1'与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8均组成转动副，滑杆3与机架9、摆杆4与滑块7、冲头8与机架9均组成移动副，齿轮1

与齿轮5、凸轮〔槽〕5与滚子6组成高副。故a)题2-3如图a所示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。其偏心轮1绕固定轴A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4a)题2-3如图a所示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。其偏心轮1绕固定轴A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。当偏心轮1按图示方向连续转动空气按图示空气流动方向从阀 5中排出，从而形成真空。由于外环与泵腔6有一小间隙，故可抽含有微小尘埃的气体。试绘制其机构的运动简图，并计算其自由度。时，可将设备中的2题2-4解：1〕取比例尺,绘制机构运动简图。〔如图题2-3所示〕解法一n7Pi9Ph 2F3n2pPh372921解法二：n8Pi10Ph2局部自由度F1F3n(2piPhP)F382102112)n3 pi 4 Ph 0F3n2pph332401题2-4使绘制图a所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图〔以手指 8作为相对固定的机架〕并计算其自由度。解：1〕取比例尺，绘制机构运动简图。〔如图2-4所示〕2〕n7Pi10Ph0F3n2plph3721001a)题2-5图a所示是为高位截肢的人

保持人行走的稳定性。 假设以颈骨a)题2-5图a所示是为高位截肢的人

保持人行走的稳定性。 假设以颈骨试绘制其机构运动简图和计算其

运动简图。解：1〕取比例尺，绘制机构运动

如虚线所示。〔如图2-5所示〕2〕n5p7Ph0F3n2口 ph352所设计的一种假肢膝关节机构，该机构能1为机架，自由度，并作出大腿弯曲90度时的机构简图。大腿弯曲90度时的机构运动简图题2-6试计算如下列图各机构的自由度。图 a、 d为齿轮-连杆组合机构；图b为凸轮-连杆组合机构〔图中在图d所示机构中,解：合机构〔图中在图d所示机构中,解：a)n4 plD处为铰接在一起齿轮3与5和齿条是否相同？为什么？F3n2PlPh342511b)解法一一：n5Pi6F3n2PlPh342511b)解法一一：n5Pi6Ph2F3n2PlPh352621解法二:n7P8Ph2虚纟勺束p0局部自由度F2F3n(2PiPhP)c〕解法一一:n5 pi7PhF3n2PiPh 3527解法二:n11Pi17PhF37(2820)21A2(b)虚约束p 2P|Ph3n210 036 2局部自由度FF3n(2PiPhP)F3d)n6P7Ph3F3n2PiPh362731单侧接触〕将提供1个约束。11(21702)01束，故应为齿条7与齿轮5的啮合为高副〔因中心距未被约束，故应为双侧接触〕将提供 2个约束。11(21702)01束，故应为题2-7试绘制图a所示凸轮驱动式四缸活塞空气压缩机的机构运动简图。并计算其机构的自由度〔图中凸轮1原动件，当其转动时，分别推动装于四个活塞上 A、B、C、D处的滚子，使活塞在相应得气缸内往复运动。图上AB=BC=CD=AD〕。解：1〕取比例尺，绘制机构运动简图。〔如图2-7〔b〕所示〕2〕此机构由1个凸轮、4个滚子、4个连杆、4个活塞和机架组成。凸轮与 4个滚子组成高副，4个连杆、4个滚子和4个活塞分别在A、B、C、D处组成三副复合铰链。4个活塞与4个缸〔机架〕均组成

移动副。解法一：n13Pl17 Ph4虚约束：因为ABBCCDAD,4和5,6和7因为ABBCCDAD,4和5,6和7、8和9为不影响机构传递运动的重复局部，与连杆10、11、12、13所带入的约束为虚约束。机构可简化为图2-7〔b〕重复局部中的构件数n10低副数pi17咼副数Ph3局部自由度F3P2piPh3n217 331034局部自由度F4F3n(2piPhP)F313(21744)41解法二：如图2-7〔b〕局部自由度F1F3n(2piPhP)F33(2310)11题2-8图示为一刹车机构。刹车时，操作杆1向右拉，通过构件2、3、4、5、6使两闸瓦刹住车轮。试电脑构的自由度，并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。 〔注：车轮不属于刹车机构中的构件。〕解：1〕未刹车时，n6PiF 3n2口 ph 3 62 8 0 22〕 闸瓦G、J之一刹紧车轮时，刹车机构的自由度\o"CurrentDocument"n5 Pl 7Ph 0F 3n2p Ph 3 52 7 0 13〕 闸瓦G、J同时刹紧车轮时，刹车机构的自由度n4Pl刹车机构的自由度8Ph06 Ph0F3n2Piph342600题2-9试确定图示各机构的公共约束 m和族别虚约束p〃，并人说明如何来消除或减少共族别虚约束。解：〔解：〔a〕楔形滑块机构的楔形块 1、2相对机架只能在该平面的x、y方向移动，而其余方向的相对独立运动都被约束，故公共约束数m独立运动都被约束，故公共约束数m4,为4族平面机构。pip535F6mn impi 64 2 5 4 31im1F°6niPi6253 3将移动副改为圆柱下刨，可减少虚约束。~irnm~irnm(b)由于齿轮1、2只能在平行平面内运动，故为公共约束数3,为3族平面机构。P52 P4 为公共约束数3,为3族平面机构。P52 P4 1mPi3n2piPh32221 1F06nipi6222将直齿轮改为鼓形齿轮，可消除虚约束。(c)由于凸轮机构中各构件只能在平行平面内运动,故为m3的3族平面机构。P5P5P4 1Pi53P5Pi53P5 43P4 F1F0 6nipiF632将平面高副改为空间高副，可消除虚约束。题2-10图示为以内燃机的机构运动简图，试计算自由度，并分析组成此机构的根本杆组。如在该机构中改选EG为原动件，试问组成此机构的根本杆组是否与前者不同。解：1)计算此机构的自由度n 7 pl 10ph0F3n 2pl Ph 3 72 10 01取构件AB为原动件时机构的根本杆组图 2-10〔b〕所示。此机构为二级机构。取构件GE为原动件时机构的根本杆组图 2-10〔c〕所示。此机构为三级机构。

D32CB4 H71EA 5 -A F ―6G(a)32□7o461 、 5(b)2 口1 4 7□6：5(c)图2-10题2-11图a所示为一收放式折叠支架机构。该支架中的件1和5分别用木螺钉联接于固定台板 1'和活动台板a)5'上，两者在D处铰接，使活动台板能相对于固定台板转动。a)又通过件1、2、3、4组成的铰链四杆机构及连杆 3上E点处销子与件5上的连杆曲线槽组成的销槽联接使活动台板实现收放动作。在图示位置时，虽在活动台板上放有较重的重物，活动台板也不会自动收起，必须沿箭头方向推动件 2，使铰链B、D重合时，活动台板才可收起〔如图中双点划线所示〕。现机构尺寸IAB=|AD=90mm,lBc=|cD=25mm，试绘制机构的运动简图，并计算其自由度。解：1〕取比例尺，绘制机构运动简图。〔如图2-11所示〕图2-112〕E图2-11n4 pi5Ph1F3n2pph34251 1第三章平面机构的运动分析题3-1试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置 〔用符号Pj直接标注在图上〕解：ooP13P2(Pl3)BP121—一(a)P34P23P23(P24) 3Pl3(P34)I4Pl4(P29DP12coPl4(b)coP4B3Pl3P34P14C(c)3匚B21R2牛R3P3 一(e)P12A(d)P3-C4P4F24coPl43MP>4(f)ooR4BP23HI3-1题3-2在图示在齿轮-连杆机构中，试用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比w1/w3.解：1〕计算此机构所有瞬心的数目KN(N1)2 152〕为求传动比1「3需求出如下三个瞬心P16、P36、P13如图3-2所示。1 卩36P|33〕传动比1.3计算公式为： —P16P13P^33—6c2Pl24Pl6图3-1题3-3在图a所示的四杆机构中，lAB=60mm,lcD=90mm,lAD=|Bc=l20mm,32=10rad/s，试用瞬心法求:1〕当0=165。时，点C的速度V;2〕当$=165。时，构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及速度的大小;3〕当Vc=O时，©角之值〔有两个解〕解：1〕以选定比例尺，绘制机构运动简图。〔图3-3〕2〕求Vc,定出瞬心P13的位置。如图3-3〔a〕CP34BP23DP1432BF23(a)P13CP4P3cP3CP34R4(b)AP12 -1322吕/F^3(c)图3-3VB3lAB-^=A^ 2.56radslBP13vc iCP1330.4ms3〕定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置。因为BC线上速度最小的点必与 P13点的距离最近，所以过 P13点引BC线延长线的垂线交于E点。如图3-3〔a〕vE |ER330.375mfs4〕当VC0时，Pi3与C点重合，即AB与BC共线有两个位置。作出VC0的两个位置。量得1 26.4 2 226.6题3-4在图示的各机构中，设各构件的尺寸、原动件1以等角速度31顺时针方向转动。试用图解法

求机构在图示位置时构件 3上C点的速度及加速度。解：a)速度方程：VC3VbVc3BVc2VC2C3加速度方程：aC3aC3加速度方程：aC3aC33bnaC3BtaC3BaC2aC3C2raC3C2p，(c,,a)p(cp，(c,,a)p(cca)13A3 \C2(a)b'3n)b) 速度方程：vB3 VB2VB3B2加速度方程：aB3aB3a加速度方程：aB3aB3aB2aB3B2raB3B2p(bd,c,a)b(b)(b‘,6)(b)b)速度方程： VB3 VB2VB3B2加速度方程：nt K raB3 aB3 aB2 aB3B2 aB3B2—r；

31(c)P(a,d)b(b,b)bb'P‘n'G'题3-5在图示机构中，各构件的尺寸及原动件1的角速度31〔为常数〕，试以图解法求0仁90。时，构件3的角速度33及角加速度a3〔比例尺如图〕。〔应先写出有关的速度、加速度矢量方程，再作图求解。解：1〕速度分析:图3-5〔b〕naB3lABlAB速度方程:0.015VB315VB2速度多边形如图VB33iBD°.°01mmmVB3B2Vbi*AB100.0150.15msVbPb詈00042m3-5(b)VB3B2Vb2b30.004237.57 0.158msvPb3O.O。42空2.23552.20.001转向逆时针2lBD(b)(c)图3-5〔c〕aB2 1.5apb35ntK raB3aB3 aB2aB3B2 aB3B20.0520.265ms2aB2 』AB图X2〕加速度分析:2 2；3lBd 2.2620.0428m1020.015 1.5ms2kaB3B23vB3B222.2350.1580.71ms2taB33l1BDnb3 0.042812苍00心9.841s2转向顺时针。题3-6在图示的摇块机构中， lAB=30mm,lAc=100mm,lBD=50mm,lDE=40mm。曲柄以等角速度31=10rad/s解：1)选定比例尺，lab1AB吸0.00215m绘制机构运动简图。(图3-6(a))2〕速度分析：图3-6〔b〕Vb 1Iab100.030.3ms速度方程vc2VBVC2BVC3VC2C3Vbv0.3由速度影像法求出VevD vpd0.00544.830.224msbC2 0.005Pb600.005小速度多边形如图Ve vPe49.5Vcb33-6(b)0.00534.180.171叭〔顺时针〕naC2aB aC2B由加速度影像法求出3b3c2BaC2C3233〕加速度分析：图3-6〔c〕Pb75taC2B0.04mraC2C3aE2iIab：Icb23VC2C3aE ape0.04aC3kaC2C3加速度多边形如图3-6(c)1022271« 20.033ms0.122 0.5m22.0.175 0.7ms2aD apd0.04652.8taC2B2|bc〔顺时针〕2.6aC2OIbc8.0.00261.532题3-7在图示的机构中， lAE=70mm，Iab=40mm，lEF=60mm，lDE=35mm，lcD=75mm，lBc=50mm，原动件1以等角速度31=10rad/s回转，试以图解法求点 C在$仁50°时的速度V和加速度ac。解：1〕速度分析:以F为重合点〔F1、F5、、F4〕有速度方程：Vf4Vf5 Vf1Vf5F1以比例尺v0.0汕爲口速度多边形如图3-7〔b〕，由速度影像法求出 Vb、VdVcVb VcbVd有加速度方程:以比例尺v0.0汕爲口速度多边形如图3-7〔b〕，由速度影像法求出 Vb、VdVcVb VcbVd有加速度方程:ac2〕加速度分析：以比例尺n t kaF4aF4aF4aF1aF5F1aaB、aDf(f)taCDnaCD(F,F,F)F5apC 3A— C%2(a)vC Vpc0.69n taCaB aCB aCB aD题3-8在图示的凸轮机构中，凸抡1以等角速度1 题3-8在图示的凸轮机构中，凸抡R25mm,lAB15mm,lAD50mm,190，试用图解法求构件2的角速度2与角加速度2解：1〕高副低代，以选定比例尺，绘制机构运动简图。〔图3-8〕2〕速度分析：图3-6〔b〕Vb4Vb1 1lAB100.0150.15ms 取B4、、B2为重合点。速度方程:V速度方程:VB2VB4VB2B4速度多边形如图3-8〔b〕Vpb2 0.00523.5 0.1175msVB2B4 Vb4b20.00532 0.16msVB2lBDvpb2lBD0.11750.0012542.29%转向逆时针n naB4 aB1Cb2b"iPa24ab2v2.B/\32**■31 i\DA1b4(b)pNb4'3图3-8(c)3〕加速度分析：图3-8〔c〕ntKraB2aB2aB4aB2B4aB2B4naB2jlab102 0.0151.5ms2：2唁 2.2920.00125410.269ms2kaB2B42 2VB2B42.290.16 0.732ms2aB22iBT嘗般无9叫转向顺时针。题3-9IDE=160mm，在图a所示的牛头刨床机构中,设曲柄以等角速度3h=800mm，h1=360mm，h2=120mm,lAB=200mm，lcD=960mm，1=135°位置时，刨头1=5rad/s逆时针方向回转，试用图解法求机构在$上点C的速度V。解:选定比例尺，iIabAB吐0.00112m 绘制机构运动简图。(图3-9(a))由构件速度分析：先确定构件解法一：3的绝对瞬心P36，利用瞬心多边形，如图3-9〔b〕3、5、6组成的三角形中，瞬心 P36、P35、P56必在一条直线上，由构件3、4、6组成的三角形中，瞬心P36、P34、P46也必在一条直线上，二直线的交点即为绝对瞬心P36。速度方程VB3VB2VB3B2VbPb丄200初诂Vb2Vb111ab50.2 1ms方向垂直AB。VB3的方向垂直BG〔BP36〕，VB3B2的方向平行BD。速度多边形如图 3-9(c)速度方程Vc Vb3 Vcb3 Vc Vpc1.24叽解法TOC\o"1-5"\h\z确定构件3的绝对瞬心P36后，再确定有关瞬心 Pl6、Pl2、P23、Pl3、Pl5,利用瞬心多边形，如图 3-9〔d〕由构件1、2、3组成的三角形中，瞬心 Pi2、P23、P13必在一条直线上，由构件1、3、6组成的三角形中，瞬心P36、P16、P13也必在一条直线上，二直线的交点即为瞬心 P13。利用瞬心多边形，如图 3-9〔e〕由构件1、3、5组成的三角形中，瞬心 P15、P13、P35必在一条直线上，由构件1、5、6组成的三角形中，瞬心 P56、P16、P15也必在一条直线上，二直线的交点即为瞬心 P15。如图3-9(a)P15为构件1、5的瞬时等速重合点VcVc VP151APH1 1.24ms题3-10在图示的齿轮-连杆组合机构中，MM为固定齿条，齿轮3的齿数为齿轮4的2倍，设原动件1以等角速度31顺时针方向回转，试以图解法求机构在图示位置时， E点的速度Ve以及齿轮3、4的速度影像。解：1)选定比例尺 1绘制机构运动简图。(图3-10(a))2〕速度分析：此齿轮-连杆机构可看成ABCD及DCEF两个机构串联而成。那么速度方程： VCVBVCB VEVC VEC以比例尺V作速度多边形，如图3-10(b) VE Vpe取齿轮3与齿轮4的啮合点为K，根据速度影像原理，在速度图 (b)中作dcksDCK，求出k点，以c为圆心，以ck为半径作圆g3即为齿轮3的速度影像。同理

feksFEK，以e为圆心，以ek为半径作圆g4即为齿轮4的速度影像。M(d,f)g4(a)(b)g3题3-11如图a所示的摆动式飞剪机用于剪切连续运动中的钢带。lcD=800mm。试确定剪床相对钢带的安装高度度V5送进时，求曲柄设机构的尺寸为lAB=130mm,lBc=340mm，H〔两切刀E及E'应同时开始剪切钢带5〕；假设钢带5以速1的角速度31应为多少才能同步剪切？i0.01m 绘制机构运动简图。〔图3-11〕解：1〕选定比例尺，合,由析：速3〕Ve加速度两切刀E和机构运动简图可得度方程：VCaB3E'同时剪切钢带时，E和E'重H708.9mm2〕速度分VbpecsDCE必须与VBlABnaB3VCB由速度影像Ve vpeV5同步才能剪切钢带。pbvpbvIabpe方程:taB3aB2ElABpbV5pelABkaB3B2raB3B2图a所示为一汽车雨刷机构。其构件1绕固定轴心A转动，齿条2与构件1在B点处铰接，并与，固联于轮3的雨刷3作往复摆动。设1=1rad/s顺时针回转,题3-12绕固定轴心D转动的齿轮3啮合〔滚子5用来保证两者始终啮合〕机构的尺寸为lAB=18mm 轮3的分度圆半径r3=lcD=12mm，原动件1以等角速度3试以图解法确定雨刷的摆程角和图示位置时雨刷的角速度。解：1〕选定比例尺，i0.001mmm 绘制机构运动简图。在图中作出齿条2和齿轮3啮合摆动时占据的两个极限位置 C'和C〃〔图3-12〕，可得摆程角3max39.52〕速度分析：图3-12〔b〕Vb2 1lab0.018ms速度方程：Vb3Vb2Vb3B2以比例尺v作速度多边形，如图3-12〔b〕1BDv^b^ 0.059rad「s转向逆时针iBDVB3B2Vb2b30.01845mS3〕加速度分析：a；2 ：Iab0.018ms2n 2 /2aB3 ^Ibd 0.00018mskaB3B22 3VB3B20.00217mskaB3B22 3VB3B20.00217ms以比例尺a作加速度多边形如图3-12(c)taB33厂lBdab3b3iBD2转向顺时针。题3-13图a所示为一可倾斜卸料的升降台机构。此升降机有两个液压缸 1、4，设机构的尺寸为IbcIcdIcglfhIef750mm,l|j 2000mm,mi500mm。假设两活塞的相对移动速度分另U为v210.05ms常数和v54 0.03ms常数，试求当两活塞的相对移动位移分别为s21 350mm和s54 260mm时〔以升降台位于水平且DE与CF重合时为起始位置〕，工件重心S处的速度及加速度和工件的角速度及角加速度。1解：1〕选定比例尺，I 0.05mmm 绘制机构运动简图。〔图3-13〕此时lAB0.5s21 0.85mlGHlIJ S54 20.261.74m2〕速度分析：取 v0.002叱mmVB2 VB1 VB2B1作速度多边形，如图3-13〔b〕由速度影像法VG VD VB2，求得d、g，再根据VH4VH5VH4H5VEVH5 VH4Vi Vd VidVeVie继续作图求得Vi，再由速度影像法求得:Vs vPS0.041%0.015ra%〔逆时针〕in taB2aB2n t kaB1 aB1aB2B1b一h5h4根据aB2aH4 aGn taH4GaH4G(b)2〕加速度分析〔解题思路〕r taB2B1 作图求得aB,再由加速度影像法根据n t k raH5 aH5 aH4H5 aH4H5作图求得aH5，再由加速度影像法求得:taiD比， 8 -~lID第四章平面机构的力分析题4-1在图示的曲柄滑块机构中， 设Iab,Ibc,ni=1500r/min〔为常数〕，活塞及其附件的重量G3=21N,连杆质量G2=25N，Js2•m2，连杆质心S2至曲柄销B的距离Ibs2=|bc/3。试确定在图示位置时活塞的惯性

力以及连杆的总惯性力。解：1)选定比例尺, |0.005mmm 绘制机构运动简图。(图4-1(a))2〕运动分析：以比例尺 v作速度多边形，如图4-1(b)以比例尺a作加速度多边形如图 4-1(c)aPCaS2taC2B1BC,ncaPCaS2taC2B1BC,nc瓦aPS23)确定惯性力活塞3:F|3连杆活塞3:F|3连杆2：FI32m3aS3m2as23767(N)5357(N)方向与pc相反。方向与pS2相反。总惯性力:Fi2 Fi2 5357(N)0.04(m)(图4-1(a))1h2总惯性力:Fi2 Fi2 5357(N)0.04(m)(图4-1(a))1h2〔a〕(b)(c)MI2Js22 218.8(Nm)〔顺时针〕题4-2机械效益△是衡量机构力放大程度的一个重要指标，其定义为在不考虑摩擦的条件下机构的输出力〔力矩〕与输入力〔力矩〕之比值，即△Mr/Md||Fr/Fd|。试求图示各机构在图示位置时的机械效益。图 a所示为一铆钉机，图b为一小型压力机，图c为一剪刀。计算所需各尺寸从图中量取。FR43(a)FR41gFR21FR233[4Fr由构件FdFR43FR21/FR23

丄Fi(b)解：〔a〕作铆钉机的机构运动简图及受力 图见4-2〔a〕由构件3的力平衡条件有：FrFR43FR23 0由构件1的力平衡条件有：FR43(a)FR41gFR21FR233[4Fr由构件FdFR43FR21/FR23

丄Fi(b)解：〔a〕作铆钉机的机构运动简图及受力 图见4-2〔a〕由构件3的力平衡条件有：FrFR43FR23 0由构件1的力平衡条件有：FR21FR41Fd0按上面两式作力的多边形见图 4-2〔b〕得〔b〕作压力机的机构运动简图及受力图见由滑块5的力平衡条件有： GFR652的力平衡条件有： FR42FR32F按上面两式作力的多边形见图F65FR41图4-2R124-24-2〔c〕FR45 00其中FR42〔d〕得FR54FR32ZC"吊424FR45G(c)FR12ArBG1—J-FR16FR32FR42Fr45、FFrFr12(d)(c)对A点取矩时有FraFdb其中a、b为Fr、Fd两力距离A点的力臂。题4-3图a所示导轨副为由拖板1与导轨2组成的复合移动副，拖板的运动方向垂直于纸面;b所示为由转动轴1与轴承2组成的复合转动副，轴1绕其轴线转动。现各运动副的尺寸如下列图,并设G为外加总载荷，各接触面间的摩擦系数均为 f。试分别求导轨副的当量摩擦系数fv和转动副的摩擦圆半径p。解：1〕求图a所示导轨副的当量摩擦系数fV，把重量G分解为G左，G右G右，l1l2fvG Ff左 Ff右l2i I1sin 1Gl2sinh2〕求图b所示转动副的摩擦圆半径支反假设摩擦摩擦力Fr左-^G，Fr右-^Gl1l2l1l2支撑的左右两端均只在下半周上近似均匀接触。对于左端其当量摩擦系数2fv左 2f，摩擦力Ff左fv右G左力矩M佐Fv左ercos45对于右端其当量摩擦系数2，摩擦力Ff右化右G右力矩M佑Fv右r摩擦圆半径Mf左题4-4图示为一锥面径向推力轴承。其几何尺寸如下列图，设轴1上受铅直总载荷G,轴承中的滑动摩擦系数为f。试求轴1上所受的摩擦力矩M〔〔分别一新轴端和解：此处为槽面接触，槽面半角为 。当量摩擦系数轴端轴承的摩擦力矩公式得r3 3假设为新轴端轴承，那么 Mf3fvGR2一\R2r2rr假设为跑合轴端轴承，那么 MffvG2h跑合轴端来加以分析〕代入平题4-5图示为一曲柄滑块机构的三个位置,擦圆，试决定在三个位置时，作用在连杆F为作用在活塞上的力，转动副A及B上所画的虚线小圆为摩AB上的作用力的真实方向〔各构件的重量及惯性力略去不计〕解：图a和图b连杆为受压，图c连杆为受拉.，各相对角速度和运动副总反力方向如以下列图31321M/-I.1OAFr12323〔C〕图4-5题4-6图示为一摆动推杆盘形凸轮机构， 凸轮1沿逆时针方向回转，F为作用在推杆2上的外载荷，试确定在各运动副中总反力〔Fr31,Fr12及FR32〕的方位〔不考虑构件的重量及惯性力，图中虚线小圆为摩擦圆，运动副B处摩擦角为$=10°〕。解： 1〕取构件2为受力体，如图4-6。由构件2的力平衡条件有:PFR12FR32 0二力汇交可得Fr32和FR122〕取构件1为受力体，FR21FR12 FR31'FR32323'FR32323FR32题4-9在图a所示的正切机构中， h=500mm,l=100mm,3i=10rad/s〔为常数〕，构件3的重量G3=10N,质心在其轴线上，生产阻力 Fr=l00N，其余构件的重力、惯性力及所有构件的摩擦力均略去不计。试求当$i=60°时，需加在构件1上的平衡力矩Mb。提示：构件3受力倾斜后，构件3、4将在Ci、C2两点接触。解：1〕选定比例尺|绘制机构运动简图。2〕运动分析：以比例尺a作速度多边形和加速度多边形如图 4-1〔c〕，如图4-9〔a〕〔b2〕运动分析：以比例尺b3,b2(a)b1/(b)k(e)cL〞GFR43b3,b2(a)b1/(b)k(e)cL〞GFR43-FR43erFR12FI3%a(d)图4-93)确定构件3上的惯性力Fi3m3a3a3 66.77(N)4)动态静力分析:以构件组2,3为别离体，如图4-9(c),由F0有FR12FrFI3G3FR43FR43 02Nmm作力多边形如图 4-9(d)得FR21 FR12Pea38N以构件1为别离体，如图4-9(e)，有Fr21IAbMb0FR41 FR21Mb FR21lab 22.04Nm顺时针方向。题4-10在图a所示的双缸V形发动机中，各构件的尺寸如图〔该图系按比例尺卩m/mm准确作出的〕及各作用力如下： F3=200N,Fs=300N,F，I2=50N,F/I4=80N，方向如下列图；又知曲柄以等角速度31转动，试以图解法求在图示位置时需加于曲柄1上的平衡力偶矩Mb。解：应用虚位移原理求解，即利用当机构处于平衡状态时，其上作用的所有外力〔包括惯性力〕瞬时功率应等于零的原理来求解，可以不需要解出各运动副中的反力，使求解简化。1)以比例尺V作速度多边形如图4-10Vc vPC55vvpe57vVT2 Vpt2 52vVT4 Vpt4 53vPb1 |Iabe4Fl4pbFlldt2图4-102〕求平衡力偶矩：由PMcosi0,Mb1 F3Vc F5V5 F|2VT2C0ST2 FI4VT4C0ST40Mb1ABMbF3pcF5peFI2VT2cost2Fi4vt4cost446.8Nmpb顺时针方向。第五章机械的效率和自锁〔1〕题5-1解：〔解：〔1〕根据己知条件，摩擦圆半径fVr0.20.01 0.002marctanf8.53计算可得图5-1所示位置 45.67 14.33〔2〕考虑摩擦时，运动副中的反力如图 5-1所示。〔3〕构件1的平衡条件为： M1FR21lABsin2FR21FR23M/lABSin2构件3的平衡条件为：FR23FR43F3 0 按上式作力多边形如图 5-1所示，有FR23FR23sin90F3sin90FR23sin90cosFR23sin90cosM1coslABsin2cosM1cosF30話O.。O.。7153°.9214 0.91F3 _labsincos〔5〕机械效率:F30 lABsin 2coscos0.075530.96880.9889题5-2解：〔1〕根据己知条件，摩擦圆半径d2fvarctanf12arctan作出各运动副中的总反力的方位如图5-2所示。FxFyMc0 FR12FxFyMc0 FR12bsiniR32cos2I FR32sin2d21G FR32Sin1FR32SinFri2cosiecos0以推杆为研究对象的平衡方程式如下:FR12Sin1FR32COSiFR32COS2以凸轮为研究对象的平衡方程式如下:M Fr12hecosresintan1

h 1cos1〔4〕联立以上方程解得Gecosresintan1M : M0Gecos12elcostan2M0ecos12elccostan2ecosresintan© 图5-2讨论：由于效率计算公式可知，01,©2减小，L增大，那么效率增大，由于B是变化的，瞬时效率也是变化的。题5-3解:该系统的总效率为1；解:该系统的总效率为1；3 0.950.972 0.920.822电动机所需的功率为N55001.2103/0.8228.029解:第一种情况：解:第一种情况：题5-4此传动属混联。Pa=5kW,PB=1kW传动总效率输入功率21A7.27kWPb212.31kW输入功率Pa传动总效率PrPd0.462电动机所需的功率P电Pa=1kW,P传动总效率输入功率21A7.27kWPb212.31kW输入功率Pa传动总效率PrPd0.462电动机所需的功率P电Pa=1kW,PB=5kW1.44kWPB21电动机所需的功率P电PAPB9.53kW11.55kWPAPB12.99kW题5-5解：此题是判断机构的自锁条件，因为该机构简单，故可选用多种方法进行求解。解法一：根据反行程时0解法一：根据反行程时0的条件来确定。反行程时〔楔块3反行程时〔楔块3退出〕持力F'。各力方向如图5-5取楔块3为别离体，其受工件1、T和夹具2作用的总反力FR13和FR23以及支〔a〕、(b)所示，根据楔块3的平衡条件，作力矢量三角形如图 5-5〔c〕所示。由正弦定理可得FR23FcosFR23Fcossin20时，Fr23o %门图5-5F'\FR13A(b)于是此机构反行程的效率为图5-5F'\FR13A(b)于是此机构反行程的效率为FR320 sin2FR32sin令0,可得自锁条件为： 2解法二：根据反行程时生产阻力小于或等于零的条件来确定。根据楔块3的力矢量三角形如图5-5〔c〕，由正弦定理可得FR23Sin假设楔块不自动松脱，FR23Sin假设楔块不自动松脱，那么应使 F0即得自锁条件为:解法三：根据运动副的自锁条件来确定。由于工件被夹紧后F'力就被撤消，故楔块 3的受力如图5-5(b)所示，楔块3就如同受到Fr23〔此时为驱动力〕作用而沿水平面移动的滑块。故只要 Fr23作用在摩擦角$之内，楔块 3即发生自锁。即由此可得自锁条件为： 2 。讨论：此题的关键是要弄清反行程时 Fr23为驱动力。用三种方法来解，可以了解求解这类问题的不同途径。第六章机械的平衡m2的3〕题6-1图示为一钢制圆盘，盘厚 b=50mm，位置I处有一直径$=50mmm2的3〕重块。为了使圆盘平衡，你在圆盘上 r=200mm处制一通孔。试求此孔德直径与位置。 〔钢的密度解：解法一：先确定圆盘的各偏心质量大小mi5257.840.7648kg设平衡孔质量mb根据静平衡条件m20.5kgmbmbrbcosbmb「bSinbm1r1 m2r2 mbrbmir1cos135m2r2cos21032.52kgmmm^sin135 m2r2sin210 104.08kgmmmbrb (mbrbsinb)2(mbrbcosb)2109.04kgmm由rb200mm mb0.54kg d 42.2mm在位置b相反方向挖一通孔1mbrbsinbb180tg1吐- 180 72.66 180 282.66mbrbcosb解法由质径积矢量方程式，取6-1〔b〕小kgmm由质径积矢量方程式，取6-1〔b〕2 作质径积矢量多边形如图mm0.54kg量得b72.6mi平衡孔质量mbWe0.54kg量得b72.6mi平衡孔质量mbWe(a) (b)图6-1题6-2在图示的转子中，各偏心质量m1=10kg,m2=15kg,m3=20kg,m4=10kg，它们的回转半径分别为「1=40cm,r2=r4=30cm,r3=20cm，又知各偏心质量所在的回转平面的mb1及mbn的60m2mb1及mbn的60m2ma解：解法一:先确定圆盘的各偏心质量在两平衡基面上大小10kgm2n30m2 60m3肓5kg两"9厂20kgm3n360m390距离为l12=|23=|34=30cm，各偏心质量的方位角如图。假设置于平衡基面I及n中的平衡质量回转半径均为50cm,试求mbi及mbn的大小和方位。根据动平衡条件(mblb)xmmcosim1r1cos120 m2Ir2cos240m3Ir3cos300283.3kgcm(mbi「b)ymirisinim1r1sin120 m2Ir2sin240m3Ir3sin30028.8kgcmgmi (mbib)x2血山〕「〔283.8)2(28.&2 284.8kgcm血心〕1284.8丄 1 (mbi「b)ymbi5.6kgbitg-548rb50(mblb)x同理(mbnrb)xmiricosim4r4cos30 m2nr2cos240m3nr3cos300359.2kgcm(mbn「b)ymirisinim4r4sin30 m2nr2sin240m3nr3sin300210.8kgcmmbhn (mbnrb)x2(mbnrb)y2 ,2359.22210.8 416.5kgcmmbn1(mbnrb)ytg 145(mibn"(mibf)口 416.5rb 507.4kg bnm1r1m4r4解法二：

根据动平衡条件\o"CurrentDocument"2 1 _• _mzD mhbmbi\o"CurrentDocument"3 3\o"CurrentDocument"1 — 2 - —-m2r2 - m3r3 叫山3 300由质径积矢量方程式，取mmmm作质径积矢量多边形如图 6-2〔b〕W2nWbn0bnW3nW1ix一20bi图6-2(b)mmbn5.6kg7.4kgbn145题6-3图示为一滚筒，在轴上装有带轮。现已测知带轮有一偏心质量 m1=1kg;另外，根据该滚筒的结构，知其具有两个偏心质量m2=3kg,m3=4kg，各偏心质量的位置如下列图〔长度单位为 mm〕。假设将平衡基面选在滚筒的端面，两平衡基面中平衡质量的回转半径均取为 400mm，试求两平衡质量的大小及方位。 假设将平衡基面n改选为带轮中截面，其他条件不变， ；两平衡质量的大小及方位作何改变?/h-.150l>0「=250315tn,解：(1)以滚筒两端面为平衡基面时,1.5mbirbi m1r1 m2r2\o"CurrentDocument"11 11\o"CurrentDocument"9.5mbnrbn m1r1 m2r211 11其动平衡条件为9.5 门m3r3 011\o"CurrentDocument"1.5 °m3r3 011w2kgcmmm,作质径积矢量多边形，如图1.65kgmbiW0.95kgmbnWiI1c2W：Wbi(a)(b)Wi图6-3〔2〕以滚轮中截面为平衡基面5m2r2

14.5m2r214.5mbihimbnrbn m/1(c)blbn159°W3i6-3〔a〕，(b),那么138102w2kgmbimbn(d)n时，其动平衡条件为13 °m3“ 014.5\o"CurrentDocument"门m3“ 014.5cmmm,作质径积矢量多边形，如图6-3〔c〕，(d),那么bi159W214400.7kg,bn 102题6-4如下列图为一个一般机器转子，转子的重量为 15kg。其质心至两平衡基面i及n的距离分别l1=100mm,l2=200mm,转子的转速n=3000r/min，试确定在两个平衡基面I及n内的需用不平衡质径积。当转子转速提高到6000r/min时，许用不平衡质径积又各解：〔1〕根据一般机器的要求，可取转子的平衡精度等级对应平衡精度A=6.3mm/s为G6.3,为多少?⑵n3000rmin2n60 314.16radscmcme1000A20.05mmrme1520.05104 0.03kg可求得两平衡基面i及n中的许用不平衡质径积为mml2mrl1l23020020gcm200100mnrnI1mrl1l23010010gcm2001006000rmin2n6062832radSe1000A10.025mmrme1510.02510415kgcm可求得两平衡基面i及n中的许用不平衡质径积为l2miri mrI1I220015200100l2miri mrI1I22001520010010gcmI1mnrn mrl1l210015 5g200100cm题6-5在图示的曲柄滑块机构中，各构件的尺寸为lAB=100mm，lBc=400mm；连杆2的质量m2=12kg，质心在S2处，Ibs2=Ibc/3;滑块3的质量m3=20kg，质心在C点处；曲柄1的质心与A点重合。今欲利用平衡质量法对该机构进行平衡，试问假设对机构进行完全平衡和只平衡掉滑块 3处往复惯性力的50%的局部平衡，各需加多大的平衡质量〔取Ibc=|AC=50mm〕,及平衡质量各应加在什么地方？解：〔1〕完全平衡需两个平衡质量，各加在连杆上 C'点和曲柄上c〃点处。平衡质量的大小为mem2lBS2m3lBClBC1240320405192kgmem m2m31AB1AC1921220105448kg〔2〕局部平衡需-一个平衡质量，应加曲柄延长线上C〃点处。平衡质量的大小为mB2 m2lS2C1BC12238kg mC2 m21BS^'1BC 1644kgm)m)B28kgme me2m3 24kg故平衡质量为8242 10540kg第七章机械的运转及其速度波动的调节题7-1如下列图为一机床工作台的传动系统，设各齿轮的齿数，齿轮 3的分度圆半径心，各齿轮的转动惯量Ji、J2、J2'、J3，因为齿轮1直接装在电动机轴上，故 Ji中包含了电动机转子的转动惯量，工作台和被加工零件的重量之和为 G。当取齿轮1为等效构件时，试求该机械系统的等效转动惯量 Je。解：根据等效转动惯量的等效原那么，有22JeVsiJsi」i1mi2222JeJ1J22J22.3GvJ3 111g12222...乙J2乙,乙乙G2乙乙JeJ1J2J3「3Z2Z2Z2Z3gZ2Z3题7-2某机械稳定运转时其主轴的角速度3 s=100rad/s，机械的等效转动惯量JeKg•m2，制动器的最大制动力矩 Mr=20N•m〔该制动器与机械主轴直接相联，并取主轴为等效构件〕 。设解：因此机械系统的等效转动惯量要求制动时间不超过3s,试检验该制动器是否能满足工作要求。解：因此机械系统的等效转动惯量Je及等效力矩Me均为常数，故可利用力矩形式的机械运动方程式其中:2其中:2eMr20Nm0.5kgm0.025dt0.025s0.0250.025dt0.025s0.025s2.5s由于t2.5s3s 所以该制动器满足工作要求。题7-3图a所示为一导杆机构，设lAB=150mm，lAc=300mm,lcD=550mm，质量为mi=5kg〔质心Si在A点〕，〔质心S2在B点〕，m3题7-3图a所示为一导杆机构，设lAB=150mm，lAc=300mm,lcD=550mm，质量为mi=5kg〔质心Si在A点〕，〔质心S2在B点〕，m3=10kg〔质心S3在Icd/2处〕，绕质心的为Js1•m2,Js2•m2,Js3•m2,力矩M1=1000N•m,F3=5000N。件3为等效构件，试求$1=45。时，机构的等效转动惯量 Je3矩Me3o解：由机构运动简图和速度多边形如图可得1 VB21AB3 VB31BCpb2iBCpb31AB301042261503.24；2 VB23VB3BCpb2

pb3/1BC300.42260.485故以构件Je3Je30.05Vs3.—lCS331CD2m2=3kg转动惯量假设取构及等效力0.2753为等效构件时，该机构的等效转动惯量为JS13.2312 0.002 0.2 32JS2JS3m3VS330.27522.186kg等效力矩为Me3Me3100033MMe3Me3100033M11 F3VS31856Nm题7-4在图a题7-4在图a所示的刨床机构中，空程和工作行程中消于克服阻抗力的恒功率分别为 P1和P2=3677W，曲柄的平均转n=100r/min，空程中曲柄的转角$ 1=120°。当机构的运转不匀系数3时，试确定电动机所需的平均功率， 并分别计算在以两种情况中的飞轮转动惯量 Jf〔略去各构件的重量和转动惯量〕：1〕飞轮装在曲柄轴上；耗速均下2〕飞轮装在电动机轴上，电动机的额定转速nn=1440r/min。电动机通过减速器驱动曲柄。 为简化计算减速器的转动惯量忽略不计。解：〔1〕根据在一个运动循环内，驱动功与阻抗功应相等。可得PTRt,P2t2•・1jI11减速器的转动惯量忽略不计。解：〔1〕根据在一个运动循环内，驱动功与阻抗功应相等。可得PTRt,P2t2•・1jI111Jr■/TR1t1P2t2P11 P212367.71 367732573.9W最大盈亏功为Riti6012573.9367.7 60-3100441.24N〔3〔3〕当飞轮装在曲柄轴上时，飞轮的转动惯量为,900WmaxJf 厂n900441.24210020.05280.473kgm,900WmaxJf 厂n900441.24210020.05280.473kgm当飞轮装在电机轴上时，飞轮的转动惯量为2Jf— 80.473nn2100144020.388kgm讨论：由此可见，飞轮安装在高速轴〔即电机轴〕上的转动惯量要比安装在低速轴〔即曲柄轴〕上的转动惯量小得多。题7-5某内燃机的曲柄输出力矩 Md随曲柄转角 的变化曲线如图 a所示，其运动周期 t，曲柄的平均转速nm620rmin，当用该内燃机驱动一阻力为常数的机械时如果要求运转不均匀系数0.01，试求:1〕曲轴最大转速nmax和相应的曲柄转角位置2〕装在曲轴上的飞轮转动惯量 JF〔不计其余构件的转动惯量〕。解试求:1〕曲轴最大转速nmax和相应的曲柄转角位置2〕装在曲轴上的飞轮转动惯量 JF〔不计其余构件的转动惯量〕。解：1〕确定阻抗力矩因一个运动循环内驱动功应 等于阻抗功，有1MTTAOABC 20026200,/解得Mr 6 2 116.67Nm2〕求nmax和max作其系统的能量指示图〔图 b〕，由图b知，max，在C处机构出现能量最大值，即C时,nnmax故max Cmax20301302001166710416200这时nmax1 2nm10.012 620 623.1r/min3〕求装在曲轴上的飞轮转动惯量^^max AaABc200 116.67 6 ^^max AaABc200 116.67 6 20200 116.67200130■6180200116.67 1200289.08Nm故Jf故Jf900Wmax2n290089.08262020.0122.113kgm题题7-6图a所示为某机械系统的等效驱动力矩Med及等效阻抗力矩Mer对转角的变化曲线，T为其变化的周期转角。设己知各下尺面积为 Aab 200mm2，Abc 260mm2，Acd 100mm2，Ade 190mm2，Aef320mm2，Afg220mm2，Aga500mm2，而单位面积所代表的功为 a10Nmmm2，试求系统的最大盈亏功 Wmax。又如设己知其等效构件的平均转速为 门皿1000「•。等效转动惯量为min2Je5kgm。

试求该系统的最大转速nmax及最小转速nmin，并指出最大转束及最小转速出现的位置。解：1〕求Wmax作此系统的能量指示图〔图 b〕，由图b知：此机械系统的动能最小及最大值分别出现在 b及e的位置，即系统在b及e处，JfJe900Wmax设Jf022nm900^Vmax90025002n2jJfJe900Wmax设Jf022nm900^Vmax90025002n2jnmJe21000 50.04563〕求nmax和nminnmax 1 2nm 1 ^0456? 1°°° 1022.8rminnmin 1 2nm 1。卫456? 1000 977.2rminmax emin b第8章课后习题参考答案8-l铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么 ？在以下列图所示四杆机构转副？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ABCD中哪些运动副为周3上E点的连杆曲线。 • B答：转动副成为周转副的条件是：Wmax10260AAbcAcd Ade1001902500Nm2〕求运转不均匀系数〔1〕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；〔2〕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：〔1〕当极位夹角等于零时，就不存在急回运动如下列图，

〔2〕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a8-5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如下列图，设己知四杆机构各构件的长度为 a240mm，b600mm,c400mm，d500mm。试问：1〕 当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？2〕 假设各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的方法获得双曲柄机构和双摇杆机构 ？如何获得？3〕 假设a、b、c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=84£900=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，那么应取1杆为机架；两使此机构成为双摇杆机构，那么应取杆3为机架。⑶要获得曲柄摇杆机构，d的取值范围应为440~760mm。8-7图示为一偏置曲柄滑块机构， 试求杆AB为曲柄的条件。假设偏距e=0,那么杆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， 那么转动副A为周转副，故杆AB为曲柄的条件是AB+ewBC。⑵假设偏距e=0,那么杆AB为曲柄的条件是AB<BC8-8在图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为 l18-8在图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为 l128mm,l252mm,l350mm,l472mm，试求:1〕 当取杆4为机架时，该机构的极位夹角、杆3的最大摆角 、最小传动角min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；?这时A、?这时A、B两个转动副是否仍为周转副3〕当取杆3为机架时，又将演化成何种机构⑴怍出机构的两个极位，如图，并由图中量得:0=18.6o,$=70.6o,ymin=22.7o,180 180 18.6 “ck 12.3180 18018.6〔2〕①由11+14w12+13可知图示铰链四杆机构各杆长度符合杆长条件；小②最短杆 I为机架时，该机构将演化成双曲柄机构；③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；〔3〕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。Cb7BBcydCb7BBcyd8-9在图示的连杆机构中，各构件的尺寸为 Iab160mm,Ibc260mm|CD200mm，Iad80mm，构件AB为原动件，沿顺时针方向匀速回转，试确定1〕 四杆机构ABCD的类型；2〕 该四杆机构的最小传动角 min；3〕 滑块F的行程速比系数K。

解〔1〕由Iad+|bc<|ab+Icd且最短杆AD为机架可知，图中四杆ABCD为双曲柄机构；〔2〕 作出四杆机构ABCD传动角最小时的位置。见图并量得丫 min=120〔3〕 作出滑块F的上、下两个极位及原动件 AB与之对应的两个极位，并量得B =470。求出滑块F的行程速比系数为,180 180 47 ,“k 1.71180 180 478-10试说明对心曲柄滑块机构当以曲柄为主动件时，其传动角在何处最大 ？何处最小？180 180 47解在曲柄与导轨共线的两位置之一传动角最大，丫 max=90O；在曲柄与机架共线的两位置之一传动角最小，丫 min=arCOS〔LAB/|BC〕。8-11正弦机构〔图8一15b〕和导杆机构〔图8—22a〕中，当以曲柄为主动件时，最小传动角丫 min为多少？传动角按什么规律变化?解丫min=90O；传动角恒定不变。8-12图示为偏置导杆机构，试作出其在图示位置时的传动角以及机构的最小传动角及其出现的位置，并确定机构为回转导杆机构的条件。

解传动角以及机构最小传动角及其出现的位置如以下列图所示。机构为回转导杆机构的条件：ABCAC8-13如图8—57所示，当按给定的行程速度变化系数 K设计曲柄摇杆机构时，试证明假设将固定铰链 A的中心取在FG弧段上将不满足运动连续性要求。8-14图示为一实验用小电炉的炉门装置，关闭时为位置 E8-14图示为一实验用小电炉的炉门装置，关闭时为位置 Ei,开启时为位置 E2。试设计一个四杆机构来操作炉门的启闭〔各有关尺寸见图〕。〔开启时，炉门应向外开启，炉门与炉体不得发生干预。而关闭时，炉门解〔1〕作出B2C2的位置；用作图法求出A及D的位置，并作出机构在E2位置的运动简图,从图中量得答因这时机构的两极位DCi,DC2将分别在两个不连通的可行域内。见以下列图，并Iab==i.AB=95mmIad=1i.AD=335mm

Icd=i.CD=290mm〔2〕用怍图法在炉门上求得 B及C点位置，并作出机构在位置的运动图 〔保存作图线〕。作图时将位置E1转至位置E2，见图并量得Iab=i.AB=92.5mmIbc=iiBC=l27.5rnmIcd=ii.CD=262.5mn8-15图示为公共汽车车门启闭机构。 车门上铰链C沿水平直线移动，铰链B绕固定铰链A转动，车门关闭位置与开启位置夹角为 a=115o,AB1//C1C2,|bc=400mm,1cic2=550mm，试求构件AB的长度，验算最小传动角，并绘出在运动中车门所占据的空间 〔作为公共汽车的车门，要求其在启闭中所占据的空间越小越好。8-16 图示为一的曲柄摇杆机构，现要求用一连杆将摇杆 CD和滑块F联接起来，使摇杆的三个已知位置C1D、C2D、QD和滑块的三个位置 F1、F2、F3相对应〔图示尺寸系按比例绘出〕。试确定此连杆的解由题意知，此题实际是为按两连架汗 〔摇杆与滑块〕的预定对应位置设计四扦机构的同题。具体作图过程如以下列图所示。连杆的长度为 Ief=1iE2F2=l30mm。F.卄气aF.卄气a8-17图示为某仪表中采用的摇杆滑块机构，假设滑块和摇杆的对应位置为Si=36mm,Si2=8mm,S23=9mm;$12=25o,$23=35o,摇杆的第n位置在铅垂方向上。滑块上铰链点取在 B点，偏距e=28mm,试确定曲柄和连杆长度。解此题属于按两连架轩预定的对应位置设计四杆机构问题。此问题可用反转法求解。曲柄长度，连杆长度52.2mm.见图中标注。8-18试设计图示的六杆机构。 该机构当原动件I自y轴顺时针转过$12=60o时，构件3顺时针转过〞=45o恰与x轴重合。此时，滑块6自E1点移动到E2点，位移S12=20mm。试确定铰链B及C的位置。r%30解由题意知，所要设计的六杆机构ABCDEF是由铰链四杆机构ABCD和摇杆滑块机构CDE串联所组成,故此设计问题，可分解为两个四杆机构的设计问题。对于摇杆滑块机构CDE的设计，就是确定活动铰链C的位置，可用反转法设汁，具体作法如以下列图所示。对于铰链四扦机构ABCD的设计.就是确定活动铰链B的位置，也可用反转法设计，具体作法如以下列图所示。8-19现欲设计一四杆机构翻书器。如下列图，当踩动脚踏板时，连杆上的肘点自 M，移至M:就可翻过一页书。现固定铰链A、D的位置，连架杆AB的长度及三个位置以及描点 M的三个位置。试设计该四杆机构〔压重用以保证每次翻书时只翻过一页 〕解：作图，并量得： AB=36mm,AD=47mm,CD=5mm,BC=10mm,BM=36mm,CM=44mmBC=10mm,BM=36mm,CM=44mm8-20现需设计一铰链四杆机构，用以启闭汽车前灯的遮避窗门。图示为该门 〔即连杆上的标线〕在运动过程中的五个位置，其参数如表 8—3所示。试用解析法设计该四杆机构〔其位置必须限定在图示长方形的有效空间内〕。曲？i-亢期曲？i-亢期序号£戍唱际14杆慕常■X]2j UW24656©48*2CT151088-21图示为一用推拉缆操作的长杆夹持器，用一四杆机构上标线的对应角度如下列图，试确定该四杆机构各杆的长度。解：取AD为机架，并以适当比例尺作机架 AD及AB杆与DE杆的三对对应位置。此机构设计简要步骤如图〔保存作图线〕，机构各杆长度为：DE与DE与AD重合〕。ABCD两连架杆AB及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0轴转动的油门踏板01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Oo5o15o及20o时，杆MAB相对应的转角分别为Oo32o、52o及63o〔逆时针方向〕，与之相应油门开启程度为0o〔关闭〕、146440及60o〔全开〕四个状态。现设Iad=12Omm,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