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1、第 8 章 机械原理作业郭红利主编题 8-4 图 a 所示为一新型杆式曲柄冲压机。在此冲压机构中，动力是由绕固定轴心 A 匀速转动的齿轮 1 输入，通过分别铰接在齿轮 1 轮缘上 B 处和传动件 3 上 C 处的杆 2 使杆 3柄轴颈 3 和可绕其轴心 E 相对转动的连杆 4 带动冲头 5 上下往复运动，可使冲头实现快进，低速冲压、高速返回的运动规律。已知机构的尺寸：lAB=100mm，l BC=110mm，l CD=55mm，l AD=20mm，l DE=40mm，l EF=250mm，现要求：1）试以比例尺 1=5mm/mm 绘制图示位置的机构的运动简图（图 b） ，并计算其自由度；2）确

2、定四杆机构 ABCD 和 DEF 的类型和最小传动角 min，并说明此冲压机构的传动性能如何？3）确定该冲压机构的极位夹角 和行程速比系数 K，并说明此冲压机构的冲头是进快还是返回快？为什么？解：1） 5n7lp0h1725323lF2）ABCD 为双曲柄机构， DEF 为对心曲柄滑块.4min机构。 8.0min3）极位夹角 行程速比系数 5.8 97.180kBAD1CEF0in1题 -4题 8-1 在图 a 中偏心盘 1 绕固定轴 O 转动，迫使滑块 2 在圆盘 3 的槽中来回滑动，而圆盘3 又相对于机架 4 转动；在图 b 中偏心盘 1 绕固定轴 O 转动，通过构件 2，使滑块 3 相

3、对于机架 4 往复移动。 （图 a 的机构运动简图可有两种表达方式，绘出其中之一即可）AB(a)1234 8-(b)题 8-2 如图所示，设已知四杆机构各构件的长度a=240mm，b=600mm ，c=400mm，d=500mm，试回答下列问题：1）当取杆 4 为机架时，是否有曲柄存在？-_若有曲柄，则杆 a 为曲柄，此时该机构为_机构。2）要使机构成为双曲柄机构，则应取杆_为机架。3) 要使此机构成为双摇杆机构，则应取杆_为机架，且其长度的允许变动范围为_.4) 如将杆的长度改为，而其他各杆的长度不变，则当分别以、杆为机架时，所获得的机构为_机构。解：1）因 且最短杆 1 为连架杆，故当取杆

4、90546024dcba4 为机架时，有曲柄存在。此时该机构为曲柄摇杆机构。2）要使此机构成为双曲柄机构，则应取最短杆 1 为机架。3）要使此机构成为双摇杆机构，则取最杆 3 为机架，其长度的允许变动范围为：（1）因最短杆 1 为连杆，即使满足杆长条件，此机构也不能成为双摇杆机构 （2）不满足杆长条件时，b 为最长杆，c 为最短杆， dacb140cc 为最长杆，但不可能大于三杆长度之和 db故 1340综合以上条件， 时，均可为双摇杆机构。4）如将杆 4 的长度改为 400，其它杆长度不变，则当分别以 1、2、3 杆为机架时，因不满足杆长条件，故所获机构均为双摇杆机构。题 8-3 在图示的各

5、四杆机构中，已知各构件的尺寸（由图上量取，图中比例尺 1=2mm/mm）杆 AB 为主动件，转向如图所示。现要求：1）试给出这三种机构有曲柄的条件和各机构的名称；2）机构有无急回运动？若有，试以作图法确定其极位夹角 ，并计算其行程速比系数 K；3）标出各机构在图示位置时的机构传动角 和压力角 ，求作最小传动角 min 和最小压力角 min，并说明机构的传动性能如何？4）机构是否存在死点位置？解：a)图为曲柄摇杆机构。杆 AB 为曲柄的条件：CDBABACDAB由图 8-3 (a) 两极限位置 AB1C1D 和 AB2C2D 可得极位夹角 ， 所以无急回运动。0K机构传动角 和压力角 如图示位置

6、。最小传动角 min 位置为 ABCD 最小压力角 min 位置为 AB0C0D。 曲柄为主动件，不存在死点位置。minb) 图为偏置曲柄滑块机构。杆 AB 为曲柄的条件：902“1B047.in 8-3a)当 当 CDBA0eBCeA0eBCA极位夹角 C1AC2 即 ， 有急回运动。2.17.K机构传动角 和压力角 如图示位置。最小传动角 min 位置为曲柄垂直于导路时两位置中 ABC 最小压力角 min 位置为 AB0C0。 8.3min min曲柄为主动件，不存在死点位置。c) 图为偏置导杆机构。杆 AB 为曲柄的条件：C12AB1 “0038.80.754.21 -b)当 当 BDA

7、CB0eBCeA0eBCA极位夹角 B1AE 即 ， 有急回运动。8164.2K机构传动角 和压力角 如图示位置。最小传动角 min 位置为 CB 最短，即CB 最小压力角 min 位置为为 CB 最长，即 CB。 2.48min 9min曲柄为主动件，不存在死点位置。题 8-5 如图所示，设要求四杆机构两连架杆的三组对应位置分别为 1=35， 1=50； 2=80， 2=75； 3=125， 3=105。另外lAD=80mm。试以解析法设计此四杆机构。解：1）将 、 的三组对应值代入下式（初选 ）ii002100coscoscos PP得 235753P108cscs8cs 210o12o

8、P解之得（计算到小数点后四位） 023.1,637.,5. 2P2）求各杆的相对长度，得 581.,21.,581. 2210 lPnlmnlPacn3）求各杆的长度 094.123.6581. 70.8nacmbld题 8-6 图 a 所示为一实验用小电炉的炉门启闭机构，炉门关闭时在位置 E1，敞开时在位置E2，试设计一四杆机构来实现炉门启闭的操作。（1）已选定炉门上的两个铰链 B 及 C 的位置（图 b） ；（2）已选定炉壁上的两个固定铰链 A 及 D 的位置（图 c） 。解：1)已选定炉门上的两个铰链 B 和 C 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

9、图，如图 8-6（1） ；由图量得： mCDlBAlll290352)已选定炉壁上的两个铰链 A 和 D 的位置。用作图法求出 B 及 C 的位置，并作出机构在 E2 位置的运动简图，如图 8-6（2）由图量得： mlllCDBlA5.617.9DB2AC1B1 D2 M1N1M2AD2bc2d1 a习 题 8-6(2)习 题 8-6()BC题 8-8 图 a 所示为一用绳索操作的长杆夹持器，并用一四杆机构 ABCD 来实现执握动作。设已知 AB 杆及 DE 杆的对应角度关系如图 a 所示，且 lDE=60mm，l AD=140mm，l AB=20mm。试以作图法设计此四杆机构。 （保留作图线

10、。 ）解：取 AD 杆为机架，并以适当比例尺作 AD、AB 与 DE 杆的三对对应位置。作图步骤如图题 8-8 所示（保留作图线） 。由图量得：mABllAB20Dl14ClB37mllCD.8b123ADBC1E32 8-题 8-9 如图所示为一已知的曲柄摇杆 CD 和滑块 F 连接起来，使摇杆的三个已知位置C1D、C 2D、C 3D 和滑块的三个位置F1、F 2、F 3 相对应（图示尺寸系按比例尺绘出） ，试以作图法确定此连杆的长度及其摇杆 CD 铰接点的位置。 （作图法求解时，应保留全部作图线。 ）解：由题意知，本题实际是为按两连架杆（摇杆与滑块）的预定事对应位置设计四杆机构的问题。具体

11、作图过程如图 8-9 所示,连杆的长度为 mFEll2.71A123B31 8-9题 8-10 图 a 所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 O 轴转动的油门踏板 OI 驱动，可实现油门踏板与油门的协调配和动作。当油门踏板的转角分别为 0、5、15及 20时，杆 MAB 相对应的转角分别为 0、32、52、及 63（逆时针方向） ，与之相应油门开启程度为 0（关闭）、14及 60（全开）四个状态。现设lAD=120mm，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 1 及 2 的大小（当踏板转 20

12、，AM 与 OA 重合，DE 与 AD 重合） 。解：取 B1 及 B2 为归并点，按点位归并（缩减）法设计此四杆机构（如图 8-10）AB 1C1D B1234ADC134 b234-23 412ME144O 8-0量得各杆长度： mAB95mC165D4mA120212题 8-11 如图所示，现欲设计一铰链四杆机构，已知其摇杆 CD 的长 lCD=75mm，行程速比系数 K=1.5，机架 AD 的长度为 lAD=100mm，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为=45，试求曲柄的长度 lAB 和连杆的长 lBC。 （有两个解。 ）解： 3615.801K解法一：如图 8-10(a)所设计的

13、四杆机构的两极限位置为 AB1C1D 和 AB2C2D量得各杆长度： mACllAB.4921 mAllBc101 -(a)解法一：如图 8-10(a)所设计的四杆机构的两极限位置为 AB1 C1 D 和 AB2 C2 D量得各杆长度： mACllBA5.212 mAllB3.481 -b)题 8-12 如图 a 所示，设已知破碎机的行程速比系数 K=1.2，颚板长度 lCD=300mm，颚板摆角=35，曲柄长度 lAB=80mm。试用作图法求连杆的长度，并验算最小传动角 min 是否在允许的范围内。解：计算 ,取 作出摇杆 CD 的两极限位置 DC1 及36.12.180K lDC2 和固定

14、铰链 A 所在的圆 S1。以 C2 为圆心，2AB 为半径作圆，同时以 F 为圆心，FC 2为半径作圆，两圆交于 E，作 C2E 的延长线与 S1 的交点即为铰链 A 的位置。量得 BC 杆长度： mAllBc305作 AB 杆与机架 AD 两次共线得 ABCD 和 AB”C”D 两位置，则 B”C”D 为。405minR16162D135“minS4305.9作图证明：（下述证明中三字母组合为角度）（同弧圆周角与对顶圆心角的一半角度互补）1802FC290182021 FCE980121 A201ECA11AEC1 mlACB160212得证。解法二：由余弦定理 212122 4cos ab

15、CabCab2212cosb题 8-13 试设计一偏置曲柄滑块机构（图 a） ，设已知其滑块的行程速比系数 K=1.5，滑块的冲程 H=40mm，偏距 e=15mm。并求其最大压力角 max。解：计算 3615.801K取 作出滑块的冲程 H 的两极位 C1 及 C2，作 圆，作偏距线，两者交点即为铰链 Al的位置。量得各杆长度：mACllBA721 mAllBC4.361262axaxine题 8-1 4 图 a 所示为一牛头刨床的主传动机构，已知 lAB=75mm，l DE=100mm，行程速比系数 K=2，刨头 5 的行程 H=300mm，要求在整个行程中，推动刨头 5 有较小的压力角，

16、试设计此机构。解：计算 导杆的摆角 6012810K 60导杆端点 D 行程 取 图,由图可得312HElmDlC302sin1 mllABC1502sin 8-4(a)EH为了使推动刨头5 在整个行程中有较小压力角， 刨头导路的位置分析：1）当导路的位置在 CF 时，在 FE2位置 ，但在 D1E1和 D2E3位置0max2）当导路的位置在 CG 时，在 D1E1“和 D2E3“位置， ，但在 FE2”位置3）当导路的位置在 FG 中线时，在 D1E1、FE 2 和 D2E3 位置，均 。如图 8-14（b）min刨头导路的位置 h 应为： ml llllllhCD CDCDCFGCFCGFG2801cos21 2cos1 EFCD1GhBAEmaxin 8-4(b)