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第三章 平面连杆机构及其设计
1、如图示的铰链四杆机构中，AD为机架， mm， mm，mm，问在什么范围内该机构为双摇杆机构；该机构是否有可能成为双曲柄机构？
2、试画出图示机构的传动角和压力角，并判断哪些机构在图示位置正处于“死点”？
（1） （2）
（3） （4）
5、在图示铰链四杆机构中，已知各构件的长度mm，mm，mm， mm。
（1）问该机构是否有曲柄，如有，指明哪个构件是曲柄；
（2）该机构是否有摇杆，如有，用作图法求出摇杆的摆角范围；
（3）以AB杆为主动件时，该机构有无急回性？用作图法求出其极位夹角，并计算行程速度变化系数K；
（4）以AB杆为主动件，确定机构的和。
6、图示为开关的分合闸机构。已知 mm， mm， mm， mm。试回答：
（1）该机构属于何种类型的机构；
（2）AB为主动件时，标出机构在虚线位置时的压力角 和传动角；
（3）分析机构在实线位置（合闸）时，在触头接合力Q作用下机构会不会打开，为什么？
7、试设计一曲柄摇杆机构。设摇杆两极限位置分别为mm， mm。求、及行程速比系数K和最小传动角。
（用图解法求解用图解法求解，简述作图步骤，并保留作图过程）
8、现需设计一铰链四杆机构，已知摇杆CD的长度lCD=150mm，摇杆的两极限位置与机架AD所成的角度，机 构的行程速比系数K=1，试确定曲柄AB和连杆BC的长度。
10、设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K=1.5，滑块的行程mm，导路的偏距mm。
（1）用作图法确定曲柄长度和连杆长度；
（2）若滑块从点C1至C2为工作行程方向，试确定曲柄的合理转向；
（3）用作图法确定滑块工作行程和空回行程时的最大压力角。
11、试用图解法设计图示曲柄摇杆机构ABCD。已知摇杆 mm,摆角，行程速度变化系 数K=1.2，机架长度（a为曲柄长，b为连杆长）。
14、试设计一铰链四杆机构。已知行程速度变化系数K=1，机架长mm，曲柄长mm，且当曲柄与连杆共线，摇杆处于最远的极限位置时，曲柄与机架的夹角为，确定摇杆及连杆的长度。建议比例尺为 m/mm
15、有一铰链四杆机构。已知：摇杆的长度为430 mm，最大摆角为，在两个极限位置时与机架上的两固定铰链中心连线所成夹角为和（如图所示），行程速度变化系数为1.25。求：曲柄、连杆及机架长度。
16、设计一曲柄摇杆机构。已知： mm， mm， mm，K=1.5。求曲柄长AB、连杆长BC、机架长AD及摇杆最大摆角。
17、设计一曲柄滑块机构。已知机构处于两极限位置时，其 mm，mm，K=1.5。求曲柄长AB、连杆长BC、偏心距e和滑块的导程H。
19、碎矿机用曲柄摇杆机构如图所示。已知摇杆CD长为500 mm，摆角，其中左极限位置为垂直，铰链A，D同在水平线上，行程速度变化系数K=1.4。试用图解法确定机架AD、曲柄AB及连杆BC 的长度。（保留作图线，并将设计结果写在下面）
{参考答案}
一、填空题
二、选择题
三、简答及作图题
四、计算及分析题
1、（本题共10分）
解：（1）当存在曲柄时，b为最短杆
, mm （3分）
（2）当不存在曲柄时： 1）b为最短杆， mm （1分）
2）b为最长杆，， ，
mm，又，mm
55 mm mm （2分）
3）b为中间长度杆， ,
mm （2分）
所以mm，55 mm mm （1分）
综合以上两种情况，mm，55 mm mm时，此机构为双摇杆机构。
（3）有可能成为双曲柄机构。 （1分）
{考核知识点: 整转副存在的条件}
2、（本题共10分）
解：
每题2分，压力角和传动角各1分，（1）和（3）机构正处死点位置，（2分）。
{考核知识点: 压力角、传动角、死点}
3、(本题共10分)
解：（1）
1）当为最长杆时（即 mm），要使机构成为曲柄摇杆机构还应满足下列条件：
，故。 （2分）
2）当不为最长杆时（即 mm），要使 此机构成为曲柄摇杆机构还应满足下列条件：
，故。 （2分）
所以： （1分）
（2） 最小传动角出现的两个可能位置，每个2分，最小传动角1分。 （5分）
{考核知识点: 整转副存在的条件、最小传动角的位置}
4、（本题共10分）
解：（1）。 （2分）
（2）。 （3分）
（3）向左大。 （2分）
（4）会出现，因为在连杆与曲柄共线时传动角。 （3分）
{考核知识点: 行程速度变化系数、最小传动角的位置、死点}
5、（本题共10分）
解：（1） mm，其它二杆之和 mm
即 其它二杆之和，且连架杆为。
该机构为曲柄摇杆机构。有曲柄，即AB杆为曲柄。 （3分）
（2）该机构为曲柄摇杆机构，故有摇杆。摇杆摆角范围。 （2分）
（3）有急回性，且，故
。 （3分）
（4）或发生曲柄与机架两次共线的位置，作其二位置AB¢C¢D和AB²C²D，由图得或发生在AB²C²D位置处。
故量得： （2分）
{考核知识点: 整转副存在的条件、行程速度变化系数、最小传动角的位置}
6、（本题共10分）
解：（1），不满足有曲柄条件，该机构为双摇杆机构。(4分)
（2）如图所示，是压力角，为传动角。 （3分）
（3）此时CD杆是主动件，机构处于死点位置，C点的约束反力通过B点和A点，因此机构不能自动打开。 （3分）
{考核知识点: 整转副存在的条件、压力角和传动角、最小传动角的位置}
7、（本题共10分）
解：（1）取比例尺，先将已知条件画出。 （2分）
（2）测得：mm，mm
两式联立求得：mm，mm （3分）
（3）测得：
所以， （3分）
（4）测得： （2 分〕
{考核知识点: 平面四杆机构的设计、行程速度变化系数、最小传动角的位置}
8、（本题共10分）
解：（1）先将已知条件画出， ， mm （2分）
（2）K=1，，A必在 C1C2 的连线上。 （3分）
（2） mm， mm （3分）
解得，曲柄 mm，连杆 mm （2分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计}
9、（本题共10分）
解：（1）画出摇杆两位置 （2分）
（2） （2分）
（3） 画出C1，C2所在圆。 （2分）
（4）找出A点，连接AC1，AC2，=520mm，=280mm （2分）
mm，mm （2分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计}
10、（本题共10分）
解：（1〕 （2分）
（2）作及e，作，得C1O和C2O的交点O，以O为圆心和OC1为半径作圆周L，该圆与导路相距为l的平行线q相交于A点，此点即是曲柄回转中心。 （2分）
从图上量得， mm， mm，从而可求得
mm， mm （2分）
（3）根据滑块的工作行程需获得较佳的受力条件和工作较平稳的要求，选定曲柄的回转方向为逆时针。 （2分）
（4）工作行程和空回行程的最大压力角分别为和。 （2分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计，最小传动角的确定}
11、（本题共10分）
解：（1）极位夹角 （2分）
（2）作，C1O与C2O相交于O点； （2分）
（3）以O为圆心，以OC1为半径画L圆； （2分）
（4）作DC1的垂直平分线交L圆于A点，则A即为曲柄的回转中心； （2分）
（5）连AC2和AC1，因AC2=b+a，AC1=b-a，故以（AC2-AC1）/2 为半径， 以A为圆心 画 圆 交 AC2 和 AC1 于 B2 点，交 AC1 的 延 长 线 于 B1 点 。则 AB1C1D （或 AB2C2D）即 为 所 设 计 的 曲 柄 摇 杆 机 构。 （2分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计}
12、（本题共10分）
解：（1）极位 夹角 （2分）
（2）因此转动副A在返回点C1、C2的连线上； （3分）
（3）且 mm （3分）
（4）机架 mm （2分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计}
13、（本题共10分）
解：（1） （2分）
（2）作，C1O与C2O相交于O点； （1分）
（3）以O为圆心，以OC1为半径画L圆； （1分）
（4）在道路上方偏移e取A点，连接AC1，AC2 （2分）
（5） mm， mm （2分）
（6）如图 （2分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计，最小传动角的确定}
14、解：（本题共10分）
（1），AC2与AC1在一条直线上，因AC2-AC1=EC2=C1C2=2AB
AB （2分）
（2）取比例尺作图；过D点作AB延长线的垂线DF，以F点为圆心，AB长为半径作 两弧线分别交AB的延长线于C1和C2点，连C1D或C2D。
mm （5分）
（3）求连杆长， mm （3分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计}
15、（本题共10分）
解：取 m/mm
（1）作摇杆弧线交于二极限位置的C1、C2点； （1分）
（2），过C1、C2点作，得交点O，以O为圆心，OC1为半径作圆L，与机架线相交于A点； （3分）
（3）连A与C1点，A与C2点，得，。 （1分）
（4）以A为圆心，为半径作弧交于线上的E点。 （2分）
mm
mm
量得： mm
mm
mm
mm （3分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计}
16、（本题共10分）
解：取 mm/mm
（1）； （2分）
（2）任取一点为A，过A点作两线段AC2 = 58 mm，AC1 = 24 mm，使 （2分）
（3）以C1，C2两点分别为圆心，以CD长为半径作弧交于D点，D点即为摇杆与机架铰接的铰链点。 （2分）
求解：mm，mm，mm，。 （4分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计}
17、（本题共10分）
解：（1）； （2分）
（2）任取一点为A，过A点作两线段AC2 = 58 mm，AC1 = 24 mm，使 （2分）
（3）过A点作C1、C2两点连线的平行线，则两平行线的垂直距离即为偏距e。
量得 mm， mm。 （3分）
（3） mm
mm （3分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计}
18、（本题共10分）
解：按 m/mm作图；
（1）根据，可求出，以AC为一边，作，与以D为圆心，以DC长为半径所作的圆弧交于点； （4分）
（2）以A为圆心，以AC为半径画弧，交于 E点，则
m。 （4分）
（3）以A为圆心，以 mm长为半径作圆， 与AC的 延长线交于B点，则
m
m，m （2分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计}
19、（本题共10分）
解： m/mm，
（1） （2分）
（2）画出C1D，C2D，做角C1OC2=60°，以O为圆心做圆。 （2分）
（3）过D做水平线，与圆周交点为A点 （2分）
（4）连接AC1，AC2。 （1分）
/m， m
m。 （3分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计}
20、（本题共10分）
解： m/mm。
（1） （2分）
（2）连接AC1，C2必在 AC1 的连线上 （2分）
（3）过D点做AC1的垂线交AC1延长线与E点，取C2E=C1E，得C2点。 （3分）
（4）20mm，=70mm （3分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计}
21、（本题共10分）
解：取
（1） （2分）
（2）画出C1D，C2D，做角C1OC2=60°，以O为圆心做圆。 （1分）
（3）以D为圆心，以lAD为半径做弧，与圆周交点为A点。 （1分）
（4）连接AC1，AC2。 （1分）
=10mm，=58mm （2分）
（5） （3分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计、最小传动角的确定}
22、（本题共10分）
解：（1） （1分）
画出C1D，C2D，做角C1OC2=60°，以O为圆心做圆， 以D为圆心，以lAD为半径做弧，与圆周交点为A点， 连接AC1，AC2。 （2分）
mm， mm （2分）
（2）当曲柄AB处在AB²位置时具有最大压力角，。 （3分）
（3）当摇杆CD为主动件时会有死点出现，CD杆处在C1D和C2D位置时是死点位置。 （2分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计、最小传动角的确定、死点}
23、（本题共10分）
解：（1）， （2分）
（2）连接AC，做角CAC1=20° （2分）
（3）以D为圆心，以lCD为半径做弧，与角CAC1交与C1点 （2分）
，
m， m （4分）
{考核知识点: 平面四杆机构的设计}
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