连杆机构—答题.doc

课程名：机械设计基础　（第二章）　　题型　作图、计算题　
考核点：全铰链四杆机构有曲柄的条件
难度系数
低难度
中等难度
高难度
题号加＊表示

＊
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分值
6分
8分
10分

1. 试根据图中注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。（6分）

解：a): 因40+110=150<70+90=160，最短杆为机架，固为双曲柄机构。
b)：因45+120＝165＜100+70，最短杆为连架杆，为曲柄摇杆机构。
c)::60+100=160>62+70，　为双摇杆机构。
d)：50+100＜70+90，最短杆为连杆，为双摇杆机构。

*2如下图所示，设已知四杆机构各杆件的长度为: a=150mm, b=500mm,c=300mm,d=400mm。试问:1)当取杆件d为机架时，是否存在曲柄?如果存在，则哪一杆件为曲柄?2)如选杆件a为机架，则得到什么类型的机构? (8分)

解：1）a+b=150+500<c+d=300+400
a为最短杆，固当d为机架时，有曲柄存在，a杆为曲柄。
2）如选杆件a为机架，则得到双曲柄机构。

＊ 3四杆机构各杆长度如下图所示，试问:1) 取哪个杆件为机架时，为曲柄摇杆机构？2）取哪个杆为机架时为双曲柄机构？3）取哪个杆为机架时为双摇杆机构？（8分）

解：15+120＝125＜100+70＝170
1） 当以杆长为100、120的杆件为机架时，为曲柄摇杆机构。
2） 取以杆长为15的杆件为机架时，为双曲柄机构。
3） 取以杆长为70的杆件为机架时，为双摇杆机构。

＊＊4在图示的铰链四杆机构中，已知BC＝50，CD＝35，AD＝30。求此机构为（1）曲柄摇杆机构时，AB的取值范围？（2）双曲柄机构时，AB的取值范围？（3）双摇杆机构时，AB的取值范围？（10分）

解：1.曲柄摇杆机构时，X+50≤30+35，则X≤15
2.双曲柄机构时：30+50≤X+35，或X+30≤35+50，得45≤X≤55
3.双摇杆机构时：当X不满足杆长之和条件时：
有　X+50＞30+35　则X＞15
　　　　30+50＞X+35　则X＜45
　　　　30+X＞35+50　则X＞55
　　　　X＜30+35+50　则X＜115
　即15＜X＜45　55＜X＜115

＊＊5在图示的铰链四杆机构中，已知a=80mm ,b=150mm ,c=120mm, 问若机架d为变值，则d值在什么范围内可取得双曲柄机构？d值在什么范围内可得双摇杆机构？d值在什么范围内可得曲柄摇杆机构？（10分）

解：1.双曲柄机构时：d为最短杆，d+150≤80+120，得d≤50mm
2.双摇杆机构时：设d为最长杆，d+80>150+120，得d＞190mm
设d为最短杆　d+150＞80+120　d>50mm
或a为最短杆 ,80+150＞120+d　，d<110mm
d<80+150+120=350mm
固：50mm<d<110mm , 190mm<d<350mm为双摇杆机构
3.曲柄摇杆机构：a为最短杆：80+150≤d+120 ,d≥110mm
或：80+d≤120+150 , d≤190mm
　　　　110mm≤d≤190mm，为曲柄摇杆机构。

＊＊6在图示的铰链四杆机构中，已知BC＝75mm, AB=53mm, AD=45mm,AD为机架，求（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且改CD杆为机架时，CD杆的最大值？（2）若此机构为双曲柄机构时，CD杆的最小值？（10分）

解：1. 若此机构为曲柄摇杆机构
CD+45≤75+53，CD≤83mm，CDmax=83 mm
2. 若此机构为双曲柄机构时
45+75≤CD+53 , CD≥67,CDmin=67 mm

课程名：机械设计基础　（第二章）　　题型　作图、计算题　
考核点：四杆机构的行程速比、极位夹角、压力角、传动角
难度系数
低难度
中等难度
高难度
题号加＊表示

＊
＊＊
分值
6分
8分
12分

*7.画出图示各机构的压力角，图中标注箭头的构件为原动件。（8分）

**8.什么叫死点位置？试画出图示曲柄滑块机构的死点位置并指出应以哪个构件为原动件时才可能出现死点？（12分）
解：如图，以滑快为原动件，当曲柄与连杆两次共线时，机构处于死点位置。只有当滑块为原动件时，才可能出现死点。

**9. 图示两种曲柄滑块机构，若已知a=120mm, b=600mm, 对心时e=0,偏置时e=120mm,求此两机构的极位夹角θ及行程速比系数K。(12分)
解：对于e=0的对心曲柄滑快机构：K＝1，θ＝0

对于e=120时的偏置的曲柄滑块机构，θ＝∠C1AC2

**10.已知一偏置的曲柄滑块机构如图所示，e=10mm, 曲柄a=20mm, 连杆b=70mm , (1)求滑块的行程长度H，（2）曲柄作为原动件时的最大压力角αmax的位置和αmax的数值。（12分）

解：1）滑块的行程长度H＝C1C2

2）曲柄作为原动件时的最大压力角αmax的位置如图，为曲柄垂直向上时。
Αmax＝∠B’C’E=sin-1(B’E/B’C’)=sin-1(30/70)=25.38°

11.在曲柄摇杆机构中，已知曲柄为原动件等速转动，曲柄的极位夹角θ＝30°，摇杆工作时间为7秒，试问（1）摇杆空回行程所需时间为多少秒？（2）曲柄每分钟转速是多少？(6分)
解：依题意：
又：K＝t1/t2 摇杆空回行程所需时间为： t2=t1/K=7/1.4=5(秒)
曲柄转一圈为：5+7＝12秒，故曲柄每分钟转速是n=60/12=5 r/min

**12在曲柄摇杆机构中，已知曲柄长为50mm，连杆为70mm，摇杆长为80mm，机架长为90mm，曲柄转速为n=60r/min。试问：（1）摇杆工作行程需多少时间？（2）空回行程所需时间为多少秒？（3）行程速比系数K为多少？（12分）.
(可按比例作图，从图中量出再计算)

解：作图如上：极位夹角θ＝13°或计算：

θ＝54.315－41.809＝12.506°

曲柄转一圈所需时间：t1+t2=60/60＝1s/r
t1/t2=1.15
解得摇杆工作行程需时间t1=0.534秒，空回行程所需时间t=0.465秒
行程速比系数K＝1.15

*13. 如图所示偏置曲柄滑块机构。 (1)试判定该机构是否具有急回特性，并说明理由。 (2)若滑块的工作行程方向朝右，试从急回特性和压力角两 个方面判定图示曲柄的转向是否正确?并说明理由。（8分）

解：1. 该机构具有急回特性，因为该机构是偏置的曲柄滑块机构，其K＞1。
2.正确，因为如图所示，曲柄AB逆时针从AB1→AB2，转过的角度＞180°，滑块C1→C2，为工作行程。从压力角α来看，最大压力角的位置在曲柄垂直向上时，正好处于空回行程。