./第8章作業8-l鉸鏈四桿機構中,轉動副成為周轉副的條件是什么?在下圖所示四桿機構ABCD中哪些運動副為周轉副?當其桿AB與AD重合時,該機構在運動上有何特點?并用作圖法求出桿3上E點的連桿曲線。答：轉動副成為周轉副的條件是：〔1最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿長度之和；〔2機構中最短桿上的兩個轉動副均為周轉副。圖示ABCD四桿機構中C、D為周轉副。當其桿AB與AD重合時,桿BE與CD也重合因此機構處于死點位置。8-2曲柄搖桿機構中,當以曲柄為原動件時,機構是否一定存在急回運動,且一定無死點?為什么?答：機構不一定存在急回運動,但一定無死點,因為：〔1當極位夾角等于零時,就不存在急回運動如圖所示,〔2原動件能做連續回轉運動,所以一定無死點。8-3四桿機構中的極位和死點有何異同?8-4圖a為偏心輪式容積泵；圖b為由四個四桿機構組成的轉動翼板式容積泵。試繪出兩種泵的機構運動簡圖,并說明它們為何種四桿機構,為什么?解機構運動簡圖如右圖所示,ABCD是雙曲柄機構。因為主動圓盤AB繞固定軸A作整周轉動,而各翼板CD繞固定軸D轉動,所以A、D為周轉副,桿AB、CD都是曲柄。8-5試畫出圖示兩種機構的機構運動簡圖,并說明它們各為何種機構。圖a曲柄搖桿機構圖b為導桿機構。8-6如圖所示,設己知四桿機構各構件的長度為,,。試問:1>當取桿4為機架時,是否有曲柄存在?2>若各桿長度不變,能否以選不同桿為機架的辦法獲得雙曲柄機構和雙搖桿機構?如何獲得?3>若a、b﹑c三桿的長度不變,取桿4為機架,要獲得曲柄搖桿機構,d的取值范圍為何值?:解<1>因a+b=240+600=840≤900=400+500=c+d且最短桿1為連架軒．故當取桿4為機架時,有曲柄存在。<2>、能。要使此此機構成為雙曲柄機構,則應取1桿為機架；兩使此機構成為雙搖桿機構,則應取桿3為機架。<3>要獲得曲柄搖桿機構,d的取值范圍應為440~760mm。8-7圖示為一偏置曲柄滑塊機構,試求桿AB為曲柄的條件。若偏距e=0,則桿AB為曲柄的條件是什么?解<1>如果桿AB能通過其垂直于滑塊導路的兩位置時,則轉動副A為周轉副,故桿AB為曲柄的條件是AB+e≤BC。<2>若偏距e=0,則桿AB為曲柄的條件是AB≤BC8-8在圖所示的鉸鏈四桿機構中,各桿的長度為,,,,試求:1>當取桿4為機架時,該機構的極位夾角、桿3的最大擺角、最小傳動角和行程速比系數K;2>當取桿1為機架時,將演化成何種類型的機構?為什么?并說明這時C、D兩個轉動副是周轉副還是擺轉副;3>當取桿3為機架時,又將演化成何種機構?這時A、B兩個轉動副是否仍為周轉副?解<1>怍出機構的兩個極位,如圖,并由圖中量得：θ=18.6o,φ=70.6o,γmin=22.7o<2>①由l1+l4≤l2+l3可知圖示鉸鏈四桿機構各桿長度符合桿長條件；?、谧疃虠Ul為機架時,該機構將演化成雙曲柄機構；③最短桿1參與構成的轉動副A、B都是周轉副而C、D為擺轉副；〔3當取桿3為機架時,最短桿變為連桿,又將演化成雙搖桿機構,此時A、B仍為周轉副。8-9在圖示的連桿機構中,已知各構件的尺寸為構件AB為原動件,沿順時針方向勻速回轉,試確定:1>四桿機構ABCD的類型;2>該四桿機構的最小傳動角；3>滑塊F的行程速比系數K。解〔1>由lAD+lBC<lAB+lCD且最短桿AD為機架可知,圖中四桿ABCD為雙曲柄機構；<2>作出四桿機構ABCD傳動角最小時的位置。見圖并量得γmin=12o<3>作出滑塊F的上、下兩個極位及原動件AB與之對應的兩個極位,并量得θ=47o。求出滑塊F的行程速比系數為8-10試說明對心曲柄滑塊機構當以曲柄為主動件時,其傳動角在何處最大?何處最小?解在曲柄與導軌共線的兩位置之一傳動角最大,γmax=90o；在曲柄與機架共線的兩位置之一傳動角最小,γmin=arcos<LAB/lBC>。8-11正弦機構<圖8一15b>和導桿機構<圖8—22a>中,當以曲柄為主動件時,最小傳動角γmin為多少?傳動角按什么規律變化?解γmin=90o；傳動角恒定不變。8-12圖示為偏置導桿機構,試作出其在圖示位置時的傳動角以及機構的最小傳動角及其出現的位置,并確定機構為回轉導桿機構的條件。解傳動角以及機構最小傳動角及其出現的位置如下圖所示。機構為回轉導桿機構的條件:AB≤AC8-13如圖8—57所示,當按給定的行程速度變化系數K設計曲柄搖桿機構時,試證明若將固定鉸鏈A的中心取在FG弧段上將不滿足運動連續性要求。答因這時機構的兩極位DC1,DC2將分別在兩個不連通的可行域內。8-14圖示為一實驗用小電爐的爐門裝置,關閉時為位置E1,開啟時為位置E2。試設計一個四桿機構來操作爐門的啟閉<各有關尺寸見圖>。<開啟時,爐門應向外開啟,爐門與爐體不得發生干涉。而關閉時,爐門應有一個自動壓向爐體的趨勢<圖中S為爐門質心位置>。B、C為兩活動鉸鏈所在位置。解<1>作出B2C2的位置；用作圖法求出A及D的位置,并作出機構在E2位置的運動簡圖,見下圖,并從圖中量得lAB==μl.AB=95mmlAD=μl.AD=335mmlCD=μl.CD=290mm<2>用怍圖法在爐門上求得B及C點位置,并作出機構在位置的運動圖<保留作圖線>。作圖時將位置E1轉至位置E2,見圖并量得lAB=μl.AB=92.5mmlBC=μlBC=l27.5rnmlCD=μl.CD=262.5mn8-15圖示為公共汽車車門啟閉機構。已知車門上鉸鏈C沿水平直線移動,鉸鏈B繞固定鉸鏈A轉動,車門關閉位置與開啟位置夾角為a=115o,AB1//C1C2,lBC=400mm,1C1C2=550mm,試求構件AB的長度,驗算最小傳動角,并繪出在運動中車門所占據的空間<作為公共汽車的車門,要求其在啟閉中所占據的空間越小越好。8-16圖示為一已知的曲柄搖桿機構,現要求用一連桿將搖桿CD和滑塊F聯接起來,使搖桿的三個已知位置、、和滑塊的三個位置、、相對應<圖示尺寸系按比例繪出>。試確定此連桿的長度及其與搖桿CD鉸接點的位置。解由題意知,本題實際是為按兩連架汗<搖桿與滑塊>的預定對應位置設計四扦機構的同題。具體作圖過程如下圖所示。連桿的長度為lEF=μlE2F2=l30mm8-17圖示為某儀表中采用的搖桿滑塊機構,若已知滑塊和搖桿的對應位置為S1=36mm,S12=8mm,S23=9mm;φ12=25o,φ23=35o,搖桿的第Ⅱ位置在鉛垂方向上?；瑝K上鉸鏈點取在B點,偏距e=28mm,試確定曲柄和連桿長度。解本題屬于按兩連架軒預定的對應位置設計四桿機構問題。此問題可用反轉法求解。曲柄長度22.2mm,連桿長度52.2mm．見圖中標注。8-18試設計圖示的六桿機構。該機構當原動件l自y軸順時針轉過φ12=60o時,構件3順時針轉過ψ=45o恰與x軸重合。此時,滑塊6自E1點移動到E2點,位移s12=20mm。試確定鉸鏈B及C的位置。解由題意知,所要設計的六桿機構ABCDEF是由鉸鏈四桿機構ABCD和搖桿滑塊機構CDE串聯所組成,故此設計問題,可分解為兩個四桿機構的設計問題。對于搖桿滑塊機構CDE的設計,就是確定活動鉸鏈C的位置,可用反轉法設汁,具體作法如下圖所示。對于鉸鏈四扦機構ABCD的設計．就是確定活動鉸鏈B的位置,也可用反轉法設計,具體作法如下圖所示。8-19現欲設計一四桿機構翻書器。如圖所示,當踩動腳踏板時,連桿上的肘點自M,移至M：就可翻過一頁書?，F已知固定鉸鏈A、D的位置,連架桿AB的長度及三個位置以及描點M的三個位置。試設計該四桿機構<壓重用以保證每次翻書時只翻過一頁>解：作圖,并量得：AB=36mm,AD=47mm,CD=5mm,BC=10mm,BM=36mm,CM=44mm8-20現需設計一鉸鏈四桿機構,用以啟閉汽車前燈的遮避窗門。圖示為該門<即連桿上的標線>在運動過程中的五個位置,其參數如表8—3所示。試用解析法設計該四桿機構<其位置必須限定在圖示長方形的有效空間內>。8-21圖示為一用推拉纜操作的長桿夾持器,用一四桿機構ABCD來實現夾持動作。設已知兩連架桿上標線的對應角度如圖所示,試確定該四桿機構各桿的長度。解：取AD為機架,并以適當比例尺作機架AD及AB桿與DE桿的三對對應位置。此機構設計簡要步驟如圖〔保留作圖線,機構各桿長度為：8-22圖示為一汽車引擎油門控制裝置。此裝置由四桿機構ABCD、平行四邊形機構DEFG及油門裝置所組成,由繞O軸轉動的油門踏板OI驅動可實現油門踏板與油門的協調配合動作。當油門踏板的轉角分別為0o、5o、15o及20o時,桿MAB相對應的轉角分別為0o、32o、52o及63o<逆時針方向>,與之相應油門開啟程度為0o<關閉>、14o、44o及60o<全開>四個狀態。現設lAD=120mm,試以作圖法設計此四桿機構ABCD,并確定桿AB及CD的安裝角度β1及β2的大小<當踏板轉20o時,AM與OA重合,DE與AD重合>。解：〔1由平行四邊形機構特征知桿CD的轉角與油門開啟角相同,故四桿機構ABCD兩連架桿AB及CD的三對對應角α12=32o,φ12=14o;α13=52o,φ13=44o,α14=63o,φ14=60o；且均為逆時針方向；〔2取相應比例尺作出機架AD如圖所示；取BB為歸并點,按點歸并法設計此四桿機構〔保留全部作圖線,并量得：lAB=μl.AB=92mm,lAD=μl.AD=120mm,lBC=μl.BC=180mm,lCD=μl.CD=34mm;β1=92o,β2=102o8-23如圖所示,現欲設計一鉸鏈四桿機構,設已知搖桿CD的長行程速比系數K=1.5,機架AD的長度為,搖桿的一個極限位置與機架間的夾角為,試求曲柄的長度和連桿的長度〔有兩組解。解：先計算再以相應比例尺μl.作圖可得兩個解：<1>lAB=μl.<AC2-AC1>/2=49.5mm,lBC=μl.<AC2+AC1>/2=119.5mm<2>lAB=μl.<AC1-AC2>/2=22mm,lBC=μl.<AC2+AC1>/2=48mm8-24如圖所示,設已知破碎機的行程速度變化系數K=1.2,顎板長度lCD=300mm顎板擺角φ=35o,曲柄長度lAD=80mm。求連桿的長度,并驗算最小傳動角γmin是否在允許的范圍內。解：先計算取相應比例尺μl作出搖桿CD的兩極限位置C1D及C2D和固定鉸鏈A所在圓s1<保留作圖線>。-如圖所示,以C2為圓心、2AB為半徑作圓,同時以F為圓心2FC2為半徑作圓,兩圓交于點E,作C2E的延長線與圓s1的交點,即為鉸鏈A的位置。由圖知：lBC=μl.AC1+lAB=310mmγmin=γ``=45o>40o8-25圖示為一牛頭刨床的主傳動機構,已知lAB=75mm,lDE=100mm,行程速度變化系數K=2,刨頭5的行程H=300mm。要求在整個行程中,推動刨頭5有較小的壓力角,試設計此機構。解先算導桿的擺角取相應比例尺μl作圖,由圖可得導桿機構導桿和機架的長度為：LCD=μl.CD=300mm,lAC=μl.AC=150mm;導桿端點D的行程D1D2=E1E2=H/μl為了使推動刨頭5在整行程中有較小壓力角,刨頭導路的位置h成為H=lCD<1+cos<φ/2>>/2=300[<1+cos<60/2>>/2=279.9mm點津本題屬于按行程速比系數K設計四桿機構問題,需要注意的是：①導桿CD的最大擺角與機構極位夾角相等：②因H=300mm,且要求在整個行中刨頭運動壓力角較小。所以取CD1=CD2=300mm,則D1D2=H=300mm。8-26某裝配線需設計一輸送工件的四桿機構,要求將工件從傳遞帶C1經圖示中間位置輸送到傳送帶C2上。給定工件的三個方位為：M1<204,-30>,θ21=0o；M2<144,80>,θ22=22o；M3<34,100>,θ23=68o。初步預選兩個固定鉸鏈的位置為A<0,0>、D<34,一83>。試用解析法設計此四桿機構。解由題可知,本題屬于按預定的連桿位置用解析法設汁四桿機構問題,N=3,并已預選xA,yA和xD,yD坐標值,具體計算過程略。8-27如圖所示,設要求四桿機構兩連架桿的三組對應位置分別為:,,,,,。試以解析法設計此四桿機構。解：〔1將α,φ的三組對應值帶入式〔8-17〔初選α0=φ0=0Cos<α+α0>=p0cos<φ+φ0>+p1cos[<φ+φ0>-<α+α0>]+p2得解之得〔計算到小數點后四位p0=1.5815,p1=-1.2637,p2=1.0233〔2如圖所示,求各桿的相對長度,得n=c/a=p0=1.5815,l=-n/p=1.2515〔3求各桿的長度：得d=80.00a=d/l=80/1.2515=63.923mmb=ma=1.5831ⅹ63.923=101.197mmc=na=1.5851ⅹ63.923=101.094mm8-28試用解析法設計一曲柄滑塊機構,設已知滑塊的行程速度變化系數K=1．5,滑塊的沖程H=50mm,偏距e=20mm。并求其最大壓力角αmax。解：計算并取相應比例尺μl根據滑