机械设计基础课件第3章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第3章 平面连杆机构,第3章 平面连杆机构,3.1 铰链四杆机构的类型及应用,3.2,滑块四杆机构,3.3,平面四杆机构的几个工作特性,3.4,平面四杆机构的设计,习题,3.1 铰链四杆机构的类型及应用,在平面四杆机构中，如果全部运动副都是转动副，则称为铰链四杆机构，如图3-,1,所示的曲柄摇杆机构则为铰链四杆机构的一种形式。图中杆4固定不动，称为机架，杆2称为连杆。杆1 和杆3分别用转动副与连杆2和机架4相连接，称为连架杆。连架杆中能作360转动的(如杆1)称为曲柄，对应的转动副,A,称为整转副,在运动简图中用单向圆弧箭头表示；若仅能在小于360范围内摆动，则称为摇杆(如,杆3)或摆杆，对应的转动副,D,称为摆动副,在运动简图中用双向圆弧箭头表示。,图3-1 曲柄摇杆机构,3.1.1 曲柄摇杆机构,图3-2 曲柄摇杆机构的应用,3.1.2 双曲柄机构,图3-3 双曲柄机构及其应用,图3-4 天平中的平行四边形机构,图3-5 反平行四边形机构及其应用,3.1.3 双摇杆机构,图3-6 双摇杆机构及其在鹤式起重机中的应用,3.2 滑块四杆机构,移动副可以认为是由转动副演化而来的。图3-7(,a),是四铰链机构。连杆2上的铰链,C,由于受摇杆3的控制，它的轨迹是以点,D,为圆心、以杆长,l,CD,为半径的圆弧,k,C,。,如果在机架4上装设一个同样轨迹的圆弧槽,k,C,，,而把摇杆3做成滑块的形式置于槽中滑动，如图3-7(,b),所示，则滑块3与机架4所组成的移动副就取代了点,D,的转动副。这时，连杆2上的,C,点的运动情况，将完全相同于有转动副,D,时的情况。圆弧槽,k,C,的圆心即相当于摇杆3的转,动轴,D，,圆弧槽,k,C,的半径即相当于摇杆3的长度,l,CD,。,图3-7 转动副演变移动副的过程,3.2.1 曲柄滑块机构,图3-8 曲柄滑块机构,3.2.2 回转导杆机构,图3-9 回转导杆机构以及刨床机构,3.2.3 曲柄摇块机构和摆动导杆机构,图3-10 曲柄摇块机构和摆动导杆机构,图3-11所示的是自卸卡车的翻斗机构。其中摇块3做成绕定轴,C,摆动的油缸，导杆4的一端固结着活塞。油缸下端进油，推动活塞4上移，从而推动与车斗固结的构件1，使之绕点,B,转动，达到自动卸料的目的。这种油缸式的摇块机构，在各种建筑机械、农业机械,以及许多机床中得到了广泛的应用。,图3-11 自卸卡车中的摇块机构,图3-12所示的是刨床或送料装置中使用的六杆机构。其中的构件1、2、3和4组成摆动导杆机构，用来把曲柄1的连续转动变为导杆3的往复摆动，再通过构件5使滑块6作往复移动，从而带动刨床的刨刀进行刨切，或推动物料实现送进的目的。摆动导杆机构的,导杆也具有急回作用。,图3-12 刨床中的摆动导杆机构,3.2.4 定块机构,如果把曲柄滑块机构中的滑块作为机架，如图3-13(,a),所示，则得到移动导杆4在固定滑块3中往复移动的定块机构。在图3-13(,b),中，固定滑块3成为唧筒外壳，移动导杆4,的下端固结着汲水活塞，在唧筒3的内部上下移动，实现汲水的目的。,图3-13 定块机构及其应用,3.2.5 含有两个移动副的四杆机构,图3-14 曲柄滑块机构演变双滑块机构,3.2.6 偏心轮机构,在曲柄摇杆、曲柄滑块或其他带有曲柄的机构中，如果曲柄很短，当在曲柄两端各有一个轴承时，则加工和装配工艺困难，同时还影响构件的强度。因此，在这种情况下，往往采用如图3-15所示的偏心轮机构。其中构件1为圆盘，它的回转中心,A,与几何中心,B,有一偏距，其大小就是曲柄的长度,l,AB,，,该圆盘称为偏心轮。显然，偏心轮机构的运动性质与原来的曲柄摇杆机构或曲柄滑块机构一样。可见偏心轮机构是转动副,B,的销钉半径逐渐扩大直至超过了曲柄长度,l,AB,演化而成的，如图3-15(,a)、(b)、(c),所示。图3-16所示的曲轴为偏心轮的另一种结构形式，是内燃机重要的零部件。由于偏心轮机构中偏心轮的两支承距离较小而,偏心部分粗大，刚度和强度均较好，可承受较大的力和冲击载荷。,图3-15 转动副扩大演化为偏心轮的过程,图3-16 四缸发动机的曲轴结构,表3-1 四杆机构的几种形式,表3-1 四杆机构的几种形式,3.3 平面四杆机构的几个工作特性,3.3.1 构件具有整转副的条件,1.,四铰链机构中构件具有整转副的条件,在机构中，具有整转副的构件占有重要的地位，因为只有这种构件才能用电机等连续转动装置来带动。如果这种构件与机架相铰接(亦即是连架杆)，则该构件就是一般所指的曲柄。机构中具有整转副的构件是关键性的构件。在图3-17的曲柄摇杆机构中，假设各个构件的长度分别为,a、b、c,和,d,，,而且,ad。,在曲柄,AB,转动一周的过程中，曲柄,AB,必定与连杆,BC,有两个共线的位置（曲柄转至,B,1,，B,2,处）。,图3-17 曲柄摇杆机构中的几何关系,根据三角形两边之和大于第三边的几何定理，由,AC,2,D,有,c+d,a+b,由,AC,1,D,b-a+dc,b-a+cd,将以上三式进行整理，并且考虑可能存在四杆共线时取等号的情况，得到,a+bc+d,a+cb+d,a+db+c,将以上三式两两相加，经过化简后得到,a,b,a,c,a,d,可见，曲柄1是机构中的最短杆，并且最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度,之和，我们把这种杆长之和的关系简称为杆长之和条件。,【例3-1】在图3-18所示四铰链机构中，已知：,b,50mm，,c,35 mm，d30mm，AD,为固定件。,(1)如果能成为曲柄摇杆机构，且,AB,是曲柄，求,a,的极限值。,(2)如果能成为双曲柄机构，求,a,的取值范围。,(3)如果能成为双摇杆机构，求,a,的取值范围。,解：,(1),若能成为曲柄摇杆机构，则机构必须满足“杆长之和的条件”，且,AB,应为最短杆。,因此,b+a,c+d,50+,a,35+30,所以,a,15mm,图3-18 四铰链机构,(2)若能成为双曲柄机构，则应满足“杆长之和的条件”，且,AD,必须为最短杆。这时，应考虑下述两种情况：,a,50 mm,时，,BC,为最长杆，应满足,b+d,ac,50+30,a,+35,所以,a,45 mm,45mm,a,50mm,a,50mm,时，,AB,为最长杆，应满足,a,+db+c,a,+3050+35,所以,a,55 mm,50 mm,a,55mm,将两种情况下得出的结果综合起来，即得,a,的取值范围为,45,mm,a,55 mm,(3)若能成为双摇杆机构，则应该不满足“杆长之和的条件”。这时，需按下述三种情况加以讨论：,a,30mm,时，,AB,为最短杆，,BC,为最长杆，则应有,a,+,b,c,+,d,a,+5035+30,所以,a,15 mm,15,mm,a,30mm,(a),50,mm,a,30 mm,时，,AD,为最短杆，,BC,为最长杆，则应有,d+b,a,+,c,30+50,a,+35,所以,a,45mm,30,mm,a,45mm,(b),a,50mm,时，,AB,为最长杆，,AD,为最短杆，则应有,a,+d,b+c,a,+3050+35,所以,a,55mm,另外，还应考虑到,BC,与,CD,杆延长成一直线时，需满足三角形的边长关系(一边小,于另两边之和)，即,a,b+c+d,=50+35+30,所以,a,115mm,即,55,mm,a,115 mm,(c),将不等式(,a,),和(,b,),加以综合，并考虑到式(,c,)，,得出,a,的取值范围应为,15,mm,a,45mm,55 mm,a,115mm,2.曲柄滑块机构具有整转副的条件,图3-19(,a),所示为一偏置曲柄滑块机构（,e,0）。,如果构件1为曲柄，则,B,点应能通过曲柄与连杆两次共线的位置：即当曲柄位于,AB,1,时，它与连杆重叠共线。此时在直角三角形,AC,1,E,中，得,AC,1,AE，,即,b-a,e,b,a+e,故,当曲柄位于,AB,2,时，它与连杆拉直共线。此时在直角三角形,AC,2,E,中，得,AC,2,AE，,即,b+a,e,。,由于满足,b-a,e,，,必然满足,b+a,e,故式(3-1)为偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件。,当,e,=0,时，如图3-19(,b),所示，可以同样得到曲柄滑块机构有曲柄的条件是,b,e,(3-1),(3-2),图3-19 曲柄滑块机构中的几何关系,3.3.2 机构运动的急回特性,在图3-20（,a）,所示的曲柄摇杆机构中，设曲柄为原动件，以等角速度逆时针转动，曲杆转一周，摇杆,CD,往复摆动一次。曲柄,AB,在回转一周的过程中，有两次与连杆,BC,共线，使从动件,CD,相应地处于两个极限位置,C,1,D,和,C,2,D，,从动件摇杆在两个极限位置的夹,角称为摆角,(,图3-20（,a）、（b）)，,对于从动件滑块的两个极限距离称为行程,H(,图3-20（,c）,中的,C,1,C,2,)。,此时原动件曲柄,AB,相应的两个位置之间所夹的锐角,称为极位夹角。,当曲柄,AB,由,AB,1,位置转过,1,角至,AB,2,位置时，摇杆,CD,自,C,1,D,摆至,C,2,D，,设其所需时间为,t,1,，,则点,C,的平均速度即为,v,1,=（C,1,C,2,）/,t,1,，,当曲柄由,AB,2,位置继续转过,2,至,AB,1,位置时，摇杆自,C,2,D,摆回至,C,1,D，,设其所需时间为,t,2,，,则点,C,的平均速度即为,v,2,=（C,1,C,2,）/,t,2,。,由于,1,=180+,2,=180-,，,1,2,，,可知,t,1,t,2,，,则,v,1,v,2,。,由此可见，当曲柄等速回转时，摇杆来回摆动的平均速度不同，由,C,1,D,摆至,C,2,D,时,平均速度,v,1,较小，一般作工作行程；由,C,2,D,摆至,C,1,D,时，平均速度,v,2,较大，作返回行程。,(,(,这种特性称为机构的急回特性，设,(3-3),k,称为行程速比系数，进一步分析可得,(3-4),（,（,由上面分析可知，连杆机构有无急回作用取决于极位夹角。不论曲柄摇杆机构或者是其他类型的连杆机构，只要机构在运动过程中具有极位夹角,，,则该机构就具有急回作用。极位夹角愈大，行程速比系数是也愈大，机构急回作用愈明显，反之亦然。若极位夹角,=0,则,k,=1，,机构无急回特性。图3-20（,c）,所示为偏置曲柄滑块机构，其极位夹角,0,故,k,1，,机构有急回作用。而图3-19（,b,）,所示为对心曲柄滑块机构，其极位夹角,=0,故,k,=1，,机构无急回特性。,在设计机器时，利用这个特性，可以使机器在工作行程速度小些，以减小功率消耗；而空回行程时速度大些，以缩短工作时间，提高机器的生产率。,在机构设计中，通常根据工作要求预先选定行程速比系数,k,，,再由下式确定机构的极位,夹角,。,(3-5),图3-20 机构中的极限位置和极位夹角,3.3.3 压力角和传动角、机构的死点,1.,压力角和传动角,在设计机构时，不仅要实现预定的运动，而且还要使传递的动力尽可能发挥有效作用。图3-21所示曲柄摇杆机构中，设曲柄为原动件，摇杆为从动件。如果不考虑连杆的重力、惯性力和摩擦力的影响，则连杆2是二力构件。连杆2作用在从动件3上的驱动力,F,将沿着连杆2的中心线,BC,方向传递。将驱动力,F,分解为互相垂直的两个力：沿着受力点,C,的,速度,v,C,方向的分力,F,t,和垂直于,v,C,方向的分力,F,n,。,不计摩擦时的力,F,与着力点的速度,v,C,方向之间所夹的锐角为,，,称为压力角，,则,(3-6),式中,F,t,是使从动件转动的有效分力，对从动件产生有效回转力矩；而,F,n,则仅是在转动副,D,中产生附加径向压力的分力，它只增加摩擦力矩，加大摩擦损耗，因而是有害分力。显然，,当,愈大时，径向压力,F,n,愈大，而切向作用力,F,t,愈小，当,=90,时，切向作用力,F,t,=0，,从动件,CD,所得到的驱动力矩将为零。,如图3-21所示，在机构设计中，为了度量方便，习惯用压力角,的余角,(,即连杆和从动摇杆之间所夹的锐角)来判断传力性能，,称为传动角。因,=90-,，,所以,越小，,越大，则,F,的有效分力,F,cos,亦越大，机构传力性能越好；反之，,越大，,越小，机构传力越困难，当,小到一定程度时，会由于摩擦力的作用而发生自锁现象。自锁现象是由于作用力的方向不合适，即使增加作用力也不能克服摩擦阻力使机构运动的现象。因此，传动角,r,的理想值应保持在接近最大值90附近。为了保证机构传动性能良好，设计时通常应使最,小传动角,min,40，,传递大功率时，,min,50。,图3-21 曲柄摇杆机构中的压力角和传动角,要注意的是，机构的压力角和传动角是对从动件而言的。在机构的运动过程中，压力角和传动角的大小是随着从动件的位置的变化而变化的，曲柄,AB,转到与机架,AD,共线的两个位置,AB,1,和,AB,2,时，传动角将出现极值,和,。,比较这两个位置的传动角，其值较小者即,为最小传动角。,2.机构的死点,当机构的连杆与从动杆成延长一直线或重叠一直线时，从动件上的传动,=0（,或压力角,=90），,推动力对从动件的有效回转力矩为零，这样的位置称为机构的死点位置。如果从动件是作整周转动的曲柄，则在它的每一个整周转动中将出现两个死点位置。,缝纫机中的曲柄摇杆机构（如图3-2(,b)），,踏板（摇杆）是主动件，曲柄皮带轮的曲轴是从动件。当主动踏板位于两个极限位置时，从动曲柄上的传动角,=0，,机构处于死点位置。,对于传动机构来说，机构有死点是不利的，应该采取一些相应措施使之能顺利通过死点位置而继续运转。对于连续转动的机器，可以利用从动件的惯性来通过死点位置，例如缝纫,机就是利用与从动曲柄固结在一起的大皮带轮的惯性来通过死点位置，克服死点问题的。,但是，机构的死点位置并非总是起消极作用的。在工程中，许多场合要利用死点位置来实现工作要求。图3-22(,a),所示的是一种钻床上夹紧工件用的连杆式快速夹具，是利用死点位置夹紧工件的一个例子。在连杆3上的手柄处施以压力,F，,使连杆,BC,与连架杆,CD,成一直线（如图3-22(,b)），,这时构件1的左端夹紧工件；撤去外力,F,之后，构件1在工件反弹力,F,n,的作用下要顺时针转动，但是这时由于从动件3上的传动角,=0,而处于死点位置，从而保持了工件上的夹紧力,F,n,。,放松工件时，只要在手柄上加一个向上的外力,F，,就可使机构脱出死点位置，从而放松工件。图3-22(,c,),是飞机起落架机构，起落架处于放下机轮的位置，连杆,BC,和从动构件,CD,位于一直线上，构件,CD,处于死点位置，机轮着地时产生的巨,大冲击力不致使从动构件,CD,转动，从而保持着支撑状态。,图3-22 机构死点的应用,3.4 平面四杆机构的设计,1.实现所给的运动规律,（1）实现连杆占有若干指定的位置。,（2）实现主动连架杆转角,与从动连架杆转角,之间指定的对应关系。,（3）使具有急回作用的从动件实现指定的行程速度变化系数,k,。,2.使连杆上的某一点实现给定的运动轨迹,连杆机构的运动设计方法有图解法、实验法和解析法三种。,（1）图解法具有简单易行和几何概念清晰的优点，但精确程度较低。,（2）实验法是利用一些简单的工具，按所给的运动要求来试找所需的机构尺寸，这种方法简单易行，直观性较强，而且可以免去大量的作图工作量，但是精确程度比较低。,（3）解析法是根据机构的几何、运动关系建立数学模型，利用计算机进行机构的设计、分,析和仿真的方法，目前已经成为机械设计的重要的方法。,3.4.1 实现连杆占有若干给定的位置,图3-23所示铰链四杆机构,ABCD，,其连杆,BC,能实现预定的三个位置,B,1,C,1,、B,2,C,2,、B,3,C,3,。,因为活动铰链,B,是绕,A,作圆周运动，故,A,在,B,1,、B,2,、B,3,两两连线中垂线交点处。只要利用这些中垂线求出铰链,A,的位置，则连架杆,AB,就可以确定了。同理可确定铰链,D,及,杆,CD,和,AD,的长度。这时有惟一解。,图3-23 给定连杆动铰链三个位置的设计,在作图求解的过程中，选一长度比例尺,1,作出连杆已知的三个位置,B,1,C,1,、B,2,C,2,和,B,3,C,3,。,作,B,1,B,2,和,B,2,B,3,的中垂线,b,12,和,b,23,交于固定铰链,A。,作,C,1,C,2,和,C,2,C,3,的中垂线,c,12,和,c,23,交于固定铰链,D，,则,AB,1,C,1,D,就是要求的铰链四杆机构。,如果只给定连杆的两个位置,B,1,C,1,和,B,2,C,2,，,则,B,1,B,2,只有一条中垂线,b,12,，,固定铰链,A,可在该中垂线上任意选定。同理，铰链,D,可在,C,1,C,2,的中垂线,c,12,上任意选定。这时，有无穷多解，,一般,A、D,可根据其他附加条件来确定。如果,C,1,、C,2,和,C,3,成一条直线，如图3-24所示，,c,12,、,c,23,交于无限远处,这时可将,CD,杆改为以,C,1,、C,2,、C,3,为导路的滑块，就获得曲柄(摇杆)滑块机构。,图3-24 给定连杆三个位置设计曲柄（摇杆）滑块机构,3.4.2 按照给定的行程速比系数设计四杆机构,设计具有急回作用的机构，常根据机械的工作性质选取适当的行程速比系数,k,，,计算极位夹角,，,然后按机构在极限位置的几何关系，再结合其他辅助条件确定各构件的尺寸。,设已知摇杆,CD,的长度,l,CD,，,摆角,，,行程速比系数,k,。,试设计该机构。,假设该机构已经设计出来了，如图3-25(,a),所示。当摇杆处于两极限位置时，曲柄和连杆两,次共线，,C,1,AC,2,即为极位夹角,。,若过点,C,1,、C,2,以及曲柄回转中心,A,作一个辅助圆,K,则该圆上的弦,C,1,C,2,所对的圆周角为,。,所以圆弧,C,1,AC,2,上的任意点均可作为曲柄的回转中心。,（,图3-25 给定,k,设计四杆机构,根据以上分析其设计如下：,（1）由给定的行程速比系数,k,按公式,=180(,k,-1)(,k,+1),算出极位夹角,，,然后，任选一点,D，,并按摇杆,CD,的长度,l,CD,和摆角,画出摇杆的两个极限位置,DC,1,和,DC,2,。,连,C,1,、C,2,并作,C,2,C,1,N=90-,；,作,C,2,MC,1,C,2,，,得,C,1,N,与,C,2,M,之交点,P。,作,P C,1,C,2,的外接圆。,则圆弧,C,1,PC,2,上任一点,A,与,C,1,和,C,2,的连线夹角都等于,，,把两极限位置摇杆线延长，与圆交于,E,和,F,两点，则曲柄的回转中心,A,可在,C,2,PE,上任选，如在,EF,上选取无运动意义。设曲柄长度为,a,，,连杆长度为,b,，,则,AC,1,=,b+a,，AC,2,=,b-a,，,故,AC,1,-AC,2,=2,a,或,a,=（AC,1,-AC,2,）/2,于是，以,A,为圆心，以,AC,2,为半径作弧交,AC,1,于,G，,则得,由于曲柄回转中心,A,可在圆弧,C,2,PE,或,C,1,F,上任意选取，所以有无穷多解。,（,（,(2)如果机架尺寸未给定，则应以机构在工作行程中具有较大的传动角为出发点来确定曲柄回转中心的位置。如果给定机架尺寸，此时所设计的机构如不能保证在工作行程中的传动角,min,，,则应改选原始数据，重新设计(例如选,A,便就比,A,更能满足传动角的要求)。,(3)若给定连杆长度,b,，,则以,C,1,C,2,为底边，以90-,/2,为底角，作等腰三角形(如图3-25(,b,),所示)，得顶点,O，,再以,O,为圆心，,OC,1,为半径，作圆,K,1,，,显然，在,K,1,上,C,1,C,2,弧所对应的圆周角应为,/2。,以,C,1,为圆心，2,b,为半径，画弧交圆,K,1,于,P。,连接,C,1,P,交圆,K,于,A,点即为所求的关键点,A。,由作图的过程可知：,APC,2,为等腰三角形，,AP=AC,2,，,得,C,1,P=AP+AC,1,=AC,1,+AC,2,因为 ,AC,1,=,b+a,，AC,2,=,b-a,所以,C,1,P=2,b,3.4.3 根据给定的两连架杆对应位置设计铰链四杆机构,图3-26 给定对应角位移用解析法设计四杆机构,把四杆机构置于直角坐标系中，使固定转轴,A,与坐标原点重合，固定件4与,x,轴重合。两个连架杆的角度分别由,A,线和,D,线开始度量，其中,0,和,0,为初始角。各构件的长度,分别为,a、b、c,和,d,。,把各构件视为向量，分别对,x,轴和,y,轴投影，可得如下的关系式,a,cos,(,+,0,)+,b,cos,=,d,+,c,cos,(,+,0,),a,sin(,+,0,)+,b,sin,=,c,sin(,+,0,),或改写成,b,cos,=a,cos,(,+,0,)+,d,+,c,cos,(,+,0,),b,sin,=,asin,(,-,),+,b,sin,=,c,sin(,+,0,),(,3-7),(,3-8),将式(3-8)等号两边平方后相加，并且整理后得到,(3-9）,因为连架杆的运动取决于各个构件的相对长度，设机构的相对杆件长度系数为,(3-10）,将它们代入式(3-8)，得到铰链四杆机构的位置方程,（3-11）,式中有,R,1,、,R,2,、,R,3,、,0,和,0,和五个待定参数，说明四杆机构能够满足两连架杆的对应位置数最多为五组。如果给定两连架杆的对应位置数超过五组，或是要求两连架杆的对应位置实现某连续函数关系,=,f,(,)，,就要采用优化设计的方法求解。如果取两连架杆的初,始角,0,=,0,=0，,则式（3-11）成为,（3-12）,这时该机构所能满足的连接杆对应角位置最多为三组。设三组对应位置为：(,i,i,)（,i,=1,2,3）,带入上式可得一方程组,（3-13）,解出,R,1,、,R,2,、,R,3,以后，根据实际需要定出,a、b、c、d,中的一个值，再代入式(3-10）中求出其余参数。,对于解方程组，可借助工具软件求解。例如,MATLAB,中的“,solve”,或“,linsolve,”,命令可,以直接得到结果。,【例3-2】,已知两连架杆,AB,和,CD,的初始位置角,0,=,0,=0，,三组对应位置分别是,1,=45,1,=55；,2,=90,2,=82;,3,=135,3,=110，,机架的长度,d,=60 mm，,要求设计该四杆机构。,解,将已知参数代入式(3-13)，得到三个线性方程组的解,R,（,a,）,再代入式(3-10)，计算出三个未知构件的长度,（b）,设计结果如图3-27所示，图(,a),是机构的几何尺寸，经过分析，铰链,A、B,为整转副；,C、D,为摆动副。图(,b),是运用运动模拟得到的曲柄与摇杆运动的对应关系（详见第16章），,当曲柄作匀速圆周运动时,可得到摇杆的行程速比系数,k,1.5。,图3-27 例3-2所求四杆机构及其运动规律,习 题,3-1 铰链四杆机构和滑块四杆机构各有哪几种基本类型？,3-2 四杆机构中构件具有两个整转副的条件是什么？构件成为曲柄的充分条件和必要条件各是什么？,3-3 在铰链四杆机构中，当曲柄作主动件时，机构是否一定存在急回特性？为什么？机构,的急回特性可以用什么系数来描述？它与机构的极位夹角有何关系？,3-4 判断下列概念是否正确？如果不正确，请改正。,（1）极位夹角就是从动件在两个极限位置的夹角。,（2）压力角就是作用在构件上的力与速度的夹角。,（3）传动角就是连杆与从动件的夹角。,3-5 压力角（或传动角）的大小对机构的传力性能有什么影响？四杆机构在什么条件下有死点？死点在机构中有什么利弊？,3-6 当曲柄作主动件时，说明下列四杆机构具有最大压力角的位置：,（1）曲柄摇杆机构；（2）曲柄滑块机构；（3）摆动导杆机构；（4）转动导杆机构。,提示：滑块对导杆的作用力方向始终与导杆垂直。,3-7 当曲柄作从动件时，说明下列四杆机构的死点位置：,（1）曲柄摇杆机构；（2）曲柄滑块机构；（3）摆动导杆机构；（4）转动导杆机构。,提示：分别考察曲柄与连杆共线以及导杆与曲柄垂直的两个位置的传动角。,3-8 试说明偏心轮在机构运动简图中的简化方法。,3-9 在题3-9图所示的冲床刀架装置中，当偏心轮1绕固定中心,A,转动时，构件2绕活动中心摆动，同时推动后者带着刀架3上下移动，,B,为偏心轮的几何中心。问该装置是何种机构？它是如何演,化出来的？,3-10 题3-10图所示的四杆机构各构件长度为,a,240mm，,b,600mm，,c,400mm，,d,500 mm，,试问：,（1）当取,AD,为机架时，是否有曲柄存在？,（2）若各构件长度不变，能否以选不同构件为机架的办法获得双曲柄机构或双摇杆机构？,如何获得？,题3-9图 冲床刀架装置,题3-10图 四杆机构,3-11 在某铰链四杆机构中，已知两连杆的长度,l,AB,80，,l,CD,120,和连杆长度,l,BC,150。,试讨论：当机架,l,AD,的长度在什么范围时，可以获得曲柄摇杆机构、双曲柄机构或双摇杆机构。,3-12 设计如题3-12图所示铰链四杆机构，已知其摇杆,CD,的长度,l,CD,75mm，,行程速度变化系数,k,1.5，,机架,AD,的长度,l,AD,100 mm，,摇杆的一个极限位置以及机架的夹角,45，,求曲柄的,长度,l,AB,和连杆的长度,l,BC,。（,提示：连接,AC，,以,A,为顶点作极位夹角；过,D,作,r,=,l,CD,的圆弧，考察与极位夹角边的交点并分析。）,3-13,在题3-13图所示某单滑块四杆机构中，已知连架杆长度,l,BC,40。,试讨论：当机架,l,AB,的长度在什么范围时，可以获得摆动导杆机构或转动导杆机构。,题3-12图 铰链四杆机构,题3-13图 铰链四杆机构,3-14 已知机构行程速度变化系数,k,1.25，,摇杆长度,l,CD,400mm,摆角,30，,机架处于水平位置。试用图解法设计一个曲柄摇杆机构，并且检验机构的,min,。,3-15,设计偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数,k,1.5，,滑块的行程,s,50 mm，,偏心距,e,=20mm。,试用图解法确定曲柄长度,l,AB,和连杆长度,l,BC,。,3-16,在题3-16图所示的摆动导杆机构中，已知,AC=300 mm，,刨头的冲程,H=450mm，,行程速度变化系数,k,=2。,试求曲柄,AB,和导杆,CD,的长度。,（提示：由三角形,ACB,2,确定曲柄,AB,的长度，连接,D,1,D,2,，,根据冲程,H,与直角三角形关系确定导杆,CD,的长度。）,题3-16图,