机械设计基础 第4版 习题及解答 第三章

机械设计基础第4版自测题与习题参考答案（第三章）第三章平面连杆机构（一）自测题3-1四根杆长度不等的双曲柄机构,若主动曲柄做连续匀速转动,则从动曲柄将做(C)。A.匀速转动 B.间歇转动C.周期变速转动D.往复摆动3-2平行双曲柄机构,当主动曲柄做匀速转动时,从动曲柄将做(A)。A.匀速转动 B.间歇转动C.周期变速转动D.往复摆动3-3当铰链四杆机构各杆长度的关系为:lAB=lBC=lAD<lCD(AD为机架),则该机构是(C)。A.曲柄摇杆机构 B.双曲柄机构 C.双摇杆机构 D.转动导杆机构3-4图3-7所示机构的构件长度为:lBC=50mm,lCD=35mm,lAD=0mm,欲使该机构成为曲柄摇杆机构,则构件AB的长度lAB(单位为:mm)不可取的尺寸范围为(D)。A.0<lAB≤25 B.45≤lAB≤50 C.50≤lAB≤55 D.25<lAB<453-5图3-28所示为同步偏心多轴钻,它属于(C )。A.曲柄摇杆机构B.双摇杆机构C.平行双曲柄机构D.转动导杆机构图3-28图3-28题3-5图图3-27题3-4图3-6 有一对心曲柄滑块机构,曲柄长为100mm,则滑块的行程是(C)A.50mm B.100mm C.200mm D.400mm3-7下述方法中,对改变摆动导杆机构导杆摆角有效的是(B)。A.改变导杆长度B.改变曲柄长度C.改变机架长度D.改变曲柄转速3-8欲改变曲柄摇杆机构摇杆摆角的大小,一般采用的方法是(A)。A.改变曲柄长度B.改变连杆长度C.改变摇杆长度D.改变机架长度3-9下列机构:1)对心曲柄滑块机构;2)偏置曲柄滑块机构;3)平行双曲柄机构;4)摆动导杆机构;5)曲柄摇块机构。当原动件均为曲柄时,具有急回运动特性的有（B，3个：2，4，5)。A.2个B.3个 C.4个D.5个3-0有急回运动特性的平面连杆机构的行程速比系数K的取值范围是(B)。A.K=1 B.K>1 C.K≥1 D.K<13-1图3-29所示摆动导杆机构,若lAB=200mm,lAC=400mm,则行程速比系数K是(C)。A.1.4B.3C.2 D.53-2曲柄为原动件的曲柄摇杆机构在图3-30所示位置时,机构的压力角为所标角中的( D)。A.α1-B.α2C.α3 D.α43-3图3-31所示位置机构的压力角是(B)。α1B.α2C.α3 D.α43-4图3-32所示位置机构的传动角为(D)。A.0°B.30°C.60° D.90°3-5当对心曲柄滑块机构的曲柄为原动件时,机构（C）。A．有急回特性，有死点B.有急回特性,无死点C.无急回特性,无死点D.无急回特性,有死点图3-30图3-30题3-12图图3-29题3-11图图3图3-22题3-14图图3-31题3-13图

（二）习题3-6判断图3-3所示中各铰链四杆机构的类型,并说明判定依据。图3-33题3-16图参考解答解：a）由于Lmax+Lmin=mm+20mm=65mm>L′+L"=22mm+40mm=62mm,无论以哪个构件为机架均无曲柄,故该机构为双摇杆机构。b)由于Lmax+Lmin=mm+15mm=mm＜L′+L"=2mm+20mm=52mm，且机架AD为最短杆，故该机构为双曲柄机构。c）由于Lmax+Lmin=mm+20mm=<L′+L"=mm+mm=mm,机架AD为最短杆AB的相邻杆，故该机构为曲柄摇杆机构，最短杆AB为曲柄。d)Lmax+Lmin=mm+15mm=<L′+L"=mm+mm=mm,机架AD为最短杆BC的对边杆，故该机构为双摇杆机构。3-7图3-34所示的铰链四杆机构ABCD中,AB长为a。欲使该机构成为曲柄摇杆机构、双摇杆机构,a的取值范围分别为多少?参考解答解：图3-34题3-17图1.若为曲柄摇杆机构，则Lmax+LminLLLminLLL+50≤45+40，有L≤35mm，且LAB＞0，故0＜LAB≤35mm；（2）若L=Lmin，则又分两种情况：L=、或L=LmaxL=L’，则L=Lmax，即50+40≤L+45，有L≥45mm，且L＜50mm，故45≤L＜50mmL=Lmax，则L+40≤50+45，有L≤55mm，且L＞50mm,故50＜L≤55mm2.若机构为双摇杆机构则可能为两种情况：(1)L+L≤L'+L''，且取与最短构件相对的构件为机架，图中与机架相对的构件为L=45mm≠L，将（1）排除。（2）L+L＞L'+L''，则L可能是L，L或L'、L''。1）L=L，则L+50＞45+40，有L＞35mm，且L＜40，故35＜L＜40；2）L=L，则L+40＞50+45，有L＞55mm，且L＞50，故L＞55。3）L=L'，则40+50＞L+45，有L＜45mm，且40＜L＜50，故40＜L＜45。3-18图3-35所示的曲柄摇杆机构,曲柄AB为原动件,摇杆CD为从动件,已知四杆长为LAB=0.5m,LBC=2m,LCD=3m,LAD=4m。用长度比例尺μL=0.1m/mm绘出机构运动简图、两个极位的位置图,量出极位夹角θ值,计算行程速比系数K,并绘出最大压力角的机构位置图。3-18图3-35所示的曲柄摇杆机构,曲柄AB为原动件,摇杆CD为从动件,已知四杆长为LAB=0.5m,LBC=2m,LCD=3m,LAD=4m。用长度比例尺μL=0.1m/mm绘出机构运动简图、两个极位的位置图,量出极位夹角θ值,计算行程速比系数K,并绘出最大压力角的机构位置图。参考解答解：根据长度比例尺，得出作图各杆件尺寸:LAB为5mm,LBC为20mm，LCD杆为30mm，LAD为40mm。（提醒，由于按比例尺缩小的LAB只有5mm，作图时不易控制误差，可以考虑增大长度比例尺μL=0.2m/mm）（1）据给出尺寸做出机构曲柄LAB与连杆LBC连成一线的两个极限位置（实线为极位1，虚线为极位2），量出∠C2AC1的角度θ根据公式K=（180°+θ）/（180°-θ）计算结果，求得计算行程速比系数K图3-35题3-18图（1）（2）据给出尺寸做出机构曲柄LAB与机架LAD连成一线的两个位置∠B1C1D或为最小传动角γmin∠B2C2D的补角（锐角）γ‘min也可能为最小传动角比较，取较小的γ‘为最小传动角γmin图3-35题3-18图（2）3-9图3-36所示为偏置曲柄滑块机构,以曲柄为原动件,已知曲柄AB长a=20mm,连杆BC长b=100mm,偏距e=5mm。1)试标出图示位置的压力角α1;2)该机构的最大压力角αmax应在什么位置?并求出αmax(提示:如图加辅助线AD,找出φ与α的关系);3)若以滑块为主动件,试标出图示位置的压力角α2。图3-36题3-19图（图解1）参考解答解：1）按题给定尺寸做Δ出曲柄摇杆机构的一般位置，从动件C处的压力角ɑ1=ɑC如图解1右下所示，滑块C的速度沿滑道，连杆BC为二力杆。2）该机构的最大压力角αmax应在曲柄与滑块导路垂直位置AB1，延长导路交AB1延长线于E,直角三角形B1EC1中，求解最大压力角αmaxsinαmax=B1E/B1C1=（a+e）/b=25/100=0.25,查三角函数表可得αmax，略3）若以滑块为主动件,如图解2。曲柄AB回转运动，速度vB的方向为切向（与径线方向垂直），连杆BC为二力杆，标出此时压力角α2图3-36题3-19图（图解2）3-0试用图解法设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长lCD=100mm,最大摆角ψ=45°,行程速比系数K=1.25,机架长lAD=115mm。参考解答解：求极位夹角θ=180°（K-1）/（K+1）=180°（1.25-1）/（1.25+1）=20°（1）试做图。据已知条件“已知摇杆长lCD=100mm,最大摆角ψ=45°,机架长lAD=115mm”，可做出极位夹角θ，如图示。现曲柄长a和连杆LBC未知，根据极位的定义，LAC2=a+LBC；LAC1=LBC–a，则有LAC2-LAC1=2a，辅助作图求得a,求得a，即可确定铰链B位置。根据公式K=（180°+θ）/（180°-θ），可反求行程速比系数K（2）可用解析法求得θ的准确值：在ΔAC1D中，已知LAC1，LC1D和LADs中，可求得∠C1AD；在ΔAC2D中，已知LAC2，LC2D和LAD，可求得∠C2AD；根据几何关系，θ=∠C1AD-∠C2AD。如（1）做图，可量得θ≈20°（作图有误差），恰与拟题相符。结论：①拟题可以K未知，用图解法求条件K；②也可以K已知，LAD未知，用图解法确定A铰链，此时解题难度增加。指导教师和在上述两种情况中选择。对于学习程度不高的学生群，可选①，学习程度高的学生群，可选②题3-20图解3-1试用图解法设计一偏置曲柄滑块机构。已知行程速比系数K=1.4,滑块行程H=50mm,偏距e=10mm。参考解答解：本题有一定难度，需要学生有扎实的几何知识。求极位夹角θ=180°（K-1）/（K+1）=180°（1.4-1）/（1.4+1）=30°题3-21附图1平面机构的极位准备分析：1）如图3-15a）曲柄摇杆机构的极位摇杆C1,C2铰链，极位Ⅰ恰是A，B2，C2连成一直线（LAC2=LAB2+LB2C2）位置，极位Ⅱ则是B1，A，C1连成一直线位置，有LAC1=LB1C1-LAB1。如图3-15b）所示，观察可以发现：曲柄滑块机构，曲柄做逆时针回转，最左端的滑块C1位置（极位Ⅰ）是在曲柄LAB1与导路共线（设为水平）位置，曲柄继续回转，滑块C右移，至曲柄铰链B2到达另一侧导路共线位置C2，此为极位Ⅱ，曲柄再继续逆时针回转，则滑块C又从C2往左移动，直至转到另一极位C1。距离C1C2为行程H。2）偏置曲柄滑块机构情况比较特殊，极位夹角θ大小除与曲柄、连杆尺寸相关，还与偏距e有关，如题3-21附图2a)a)一般位置b）极限位置题3-21附图2偏置曲柄滑块机构图解步骤：1.作滑块两个极限位置C1、C2；令C