机械原理 第八章 平面连杆机构及其设计

第八章 平面连杆机构及其设计

1 什么是连杆、连架杆、连杆机构？连杆机构适用于什么场合？不适用于什么场合？ 2平面四杆机构的基本形式是什么？它有哪几种演化方法？其演化的目的何在？

3什么叫整转副、摆转副？什么叫曲柄？曲柄一定是最短构件吗？机构中有整转副的条件是什么？

4什么是连杆机构的急回特性？它用什么来表达？什么叫极位夹角？它与机构的急回特性有何关系？

5什么叫连杆机构的压力角、传动角？四杆机构的最大压力角发生在什么位置？研究传动角的意义是什么？

6什么叫\死点\？它在什么情况下发生？与\自锁\有何本质区别？如何利用和避免\死点\位置？

7平面连杆机构设计的基本命题有哪些？设计方法有哪些？它们分别适用在什么设计条件下？

8 按给定连杆位置或按给定两连架杆位置用解析法设计四杆机构时，各分别最多能精确满足几个或几组位置？

9 铰链四杆机构具有两个曲柄的条件是什么？

10 何为连杆机构的传动角γ？传动角大小对四杆机构的工作有何影响？

11铰链四杆机构在死点位置时，推动力任意增大也不能使机构产生运动，这与机构的自锁现象是否相同?试加以说明？

12 一对心曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则将演化成直动滑杆机构（定块机构，或移动导杆机构）机构。

13 在图示铰链四杆机构中，若机构以AB杆为机架时，则为双曲柄机构； 以BC杆为机架时，则为曲柄摇杆机构机构；以CD杆为机架时，则为双摇杆机构；以AD杆为机架时，则为曲柄摇杆机构。 14在偏距e>0条件下，曲柄滑块机构具有急回特性。

15在曲柄摇杆机构中，当曲柄和机架两次共线位置时出现最小传动角。

16机构的压力角是指作用在从动件上力的作用线方向与作用点速度方向之间的夹角，压力角愈大，则机构效率的传力效应越差。

17机构处于死点位置时，其传动角γ为0度 ，压力角α为90度。

18铰链四杆机构中，当最短杆和最长杆长度之和大于其它两杆长度之和时，只能获得双摇杆机构

19在平面四杆机构中，能实现急回运动的机构有曲柄摇杆机构，偏置曲柄滑块机构，摆动导杆机构．

20在摆动导杆机构中，导杆摆角等于30o，其行程速比系数Ｋ的值为1.4．

21在摆动导杆机构中，若以曲柄为原动件时，该机构的压力角为0度，其传动角为90度． 22一对心曲柄滑块机构中，若改为以曲柄为机架，则将演化为转动导杆机构．

23设计一平面连杆机构，给定条件为：主动曲柄绕轴心Ａ作等速回转，从动件滑块作往复移动，其动程

E1E2?250mm，行程速比系数

K?1.5，其他参数如图所示。

（ｌ）拟定该平面连杆机构的运动简图；

（２）确定该机构的几何尺寸。 解题要点：按所给条件进行分析，选取导杆机构为基本机构。 （1）计算极位夹角?

??ADC1?（2）过Ａ点作地基面垂钱交手Ｄ点，以Ｄ点为顶点，以ＡＤ为角平分钱作 2（3）计算导杆长度

K?11.5?1????180??180??36?K?11.5?1lC1O?

lE1E22?lDC1sin?2

lDC1?lE1E22sin?2?250mm?404mm2sin18?（4）过A点作AB1垂直干C1D交于B1点，在摆杆B1处装一滑块。再连接C1E1得一导杆机构，下图解所示E1C1DAB便是所求的平面连杆机构的运动简图。 （5）确定机构的几何尺寸

lAB?lADsin

?2?(150?sin18?)mm?46.35mmlDO?lDC1cos

?2?(404?cos18?)mm?384mmlMC?(350?150)?lDO?(500?384)mm?116mm2222lC1E1?lC?l?l?(250?250?l)MMECMCO1111?1162?(500?125)2mm?392.53mm

24 在图示铰链四杆机构中，其杆长为a?45 mm，b?55 mm，而另两个杆的长度之和为：

c?d?125 mm，要求构成一曲柄摇杆机构，c、d 的长度应为多少？

解：根据有曲柄条件：lmin?lmax?l2?l3，且lmin为连架杆，可知

a?lmin d?lmax b?l2 c?l3，

则有a?d?b?c (1) 考虑极限状态有 a?d?b?c (2) 又c?d?125 故 d?125?c (3)

将(3)代入(2)得： a?125?c?bn?c

2c?125?a?b?125?45?55?115故

c?1152?57.5 mm d?125?57.5?67.5 mm 同理若c为最大时，则d?57.5 mm, c?67.5 mm。

25图示铰链四杆机构中，lAB?50 mm， lBC?80 mm，

lCD?90 mm，问：lAD为何值时（给出一取值范围），该机构成

为曲柄摇杆机构。 解：（1）AD不能成为最短杆

（2）AD为最长杆时 l?l?l?l lAD?80?90?50?120 mmADABBCCD（3）AD为中等长，

lAB?lCD?lAD?lBC lAD?50?90?80?60 mm CD为最长杆时，

? 60 mm?lAD?120 mm

26 已知图示六杆机构，原动件AB作等速回转。试用作图法确定：（1）滑块5的冲程 H；（2）滑块5往返行程的平均速度是否相同？行程速度变化系数K值；（3）滑块处的最小传

动角?min（保留作图线）。

解：

12)?0.002?17?0.0341） H??l(FF

2）不相

180???180??42?等。 K???1.61180???180??42?（3）?min?69?

27设计平面六杆机构（如图）。已知构件长度

lAD?lCD?380 mm，滑块

行程s?E1E2?260 mm，

要求滑块在极限位置E1、E2时的机构压力角?1??2?30?。 （1）计算各构件长度lAB、lBC和

lCE。

（2）设滑块工作行程由E1至E2的平均速度vm?0.52 m/s，求曲柄转速。 解：（1）由?1??2，知摇杆CD的摆动极限位置是左右对称的。设其摆角为?，则

?2?arcsin(s2lCD)?arcsin(0.3421)?20?

lcos?2lCE?CD?714 mmsin30?在?DE2C2中，

在?AC1D中，AC1?2lADcos55??436 mm 在?AC2D中，AC2?2lADcos35??623 mm 故 lAB?93.5 mm lBC?529.5 mm lCE?712.5 mm

（2）曲柄极位夹角??20?，工作行程转角?1?180????200? 工作行程时间t1?svm?0.5 s曲柄转速 28 设计铰链四杆机构。已知连杆BC的两个给定位置B1C1和B2C2如图所示，试用图解法确定机架上固定铰链A、D的位置，使得两连架杆

n?60?200?66.7 r/min0.5?360

AB和CD在位置1和2的瞬时角速比均为

?AB?2?CD。

解：（1）延长C1B1和C2B2相交于P，设P为两连架杆在两位置时的瞬心；

（2）分别作B1B2和C1C2连线的中垂线mb和mc； （3）过P作任一直线交mc于D?，作线段PD?的中点A?；

（4）过A?作mc的平行线交mb于A，延长PA交mc于D，则A、D为所求机架铰链位置。

29 图示为一发动机机构。现已选定y?60 mm，

e?200 mm，摇杆DE以铅垂线为对称线左右摇摆，摆动半角