机械设计基础习题(西北工业大学版)2

第五章
5-7.根据图中所注尺寸，试问如何才能获得曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构？解：根据曲柄存在的条件：
（1）最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之和；
（2）最短杆为连架杆。

根据题意：140+200<170+180，故满足第一条件。

当最短杆AD为连架杆时，即AB、CD固定时，极限位置如图所示，为曲柄摇杆机构。

当最短杆AD为机架时，极限位置如下图所示，为双曲柄机构。

当AD为连杆时，极限位置如下图所示，为双摇杆机构。

5-8．图示铰链四杆机构123100,200,300l mm l mm l mm ===，若要获得曲柄摇杆机构，试问机架长度范围为多少？ 解：根据曲柄存在的条件：
（1）最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之和； （2）最短杆为连架杆。

根据题意：
（1）若4l 为最长杆（4l ≥300），1l +4l ≤2l +3l ，300≤4l ≤400. （2）若3l 为最长杆（4l ≤300），1l +3l ≤2l +4l ，200≤4l ≤300. 故200≤4l ≤400.
5-10.设计一曲柄摇杆机构。

已知摇杆长度100CD l mm =，摆角0
30ψ=，行程速比系数K=1.2。

试用图解法根据最小传动角0min 40γ≥的条件确定其余三杆的尺寸。

解：由0
01
180
=16.361
K K θθ-=+，. 故，先画出CD 和C D ',使得∠C DC '=0
30ψ=.
由于0
=16.36θ，故过C 和C '作∠CC O '和∠C CO '=0
73.64，以O 点为圆心作圆 过C 做∠DCA=0
45交圆O 于A 点。

AC=133mm ，AC '=91.89mm ，AD=94.23mm,计算得AB=20.555mm,BC=112.445mm
所以其他三杆长度为：AD=94.23mm ，AB=20.555mm,BC=112.445mm
5-11.设计一曲柄滑块机构。

已知滑块行程H=50mm,偏距e=20mm,行程速比系数K=1.5.试用图解法求出曲柄和连杆的长度。

解：由0
01
180
=361
K K θθ-=+， 首先，画出CC '=50mm ，作∠CC O '=∠C CO '=0
54，过O 作圆交偏心线于A ， 连接AC, AC '测得长度如图所示，算出AB=21.505，BC=46.515.
5-12.设计一导杆机构。

已知机架长度100AD l mm =，行程速比系数K=1.4，试求曲柄长度。

解：0
01
180
=301
K K θθ-=+，,即∠BCB '=030. AB ⊥BC,∠ACB=0
15,AC=100AD l mm =.
AB=25.88mm
5-13.设计一铰链四杆机构作为加热炉炉门的启闭机构。

已知炉门上两活动铰链间距离为50mm ，炉门打开后成水平位置时，要求炉门温度较低的一面朝上（如虚线所示）。

设固定铰链在O-O 轴线上，其相关尺寸如图所示，求此铰链四杆机构其余三杆的长度。

解：因为点A 、D 在O-O 轴线上，由于AB=AB ',AC AC '=,所以运用垂直平分线定理，连接BB CC ''和，分别作其中垂线交O-O 轴线于点A 、D ，因此找到A 点和D 点。

AB=67.34,CD=112.09,AD=95.74
第六章
6-2.四种基本运动规律各有何特点？各适用何种场合？什么是刚性冲击和柔性冲击？
解：（1）等速运动规律的特点是：在从动件运动的起始点和终了点都有速度的突变，使加速度趋于无限大，因此会引起强烈的刚性冲击。

这种冲击对凸轮机构的工作影响很大，所以匀速运动规律一般只适用于低速或从动件质量较小的场合。

（2）等加速等减速运动规律的特点是：在一个运动循环中，从动件的运动速度逐步增大又逐步减小，避免了运动速度的突变；但在从动件运动的起始点、转折点和终了点仍存在着加速度的有限突变，还会有一定的柔性冲击。

所以这种运动规律适用于凸轮为中、低速转动，从动件质量不大的场合。

（3）余弦加速度运动规律的特点是：推杆的加速度按余弦规律变化，且在起始点和终点推杆的加速度有突变，有一定的柔性冲击。

一般只适用于中速场合。

（4）正弦加速度运动规律的特点是：推杆的加速度按正弦规律变化，但其加速度没有突变，可以避免柔性冲击和刚性冲击，适用于高速场合。

刚性冲击：由于加速度有突变，并且加速度值理论上为无穷大，但由于材料具有弹性，使得加速度和惯性达到很大（不是无穷大），从而产生很强烈的冲击，把这一类冲击称为刚性冲击。

柔性冲击：由于加速度有突变，但这一突变为有限值，引起的冲击较为平缓，故称这一类为柔性冲击。

6-7.盘形凸轮基圆半径的选择与哪些因素有关？ 解：由于2
tan o v r s ωα
=
-，故盘形凸轮基圆半径的选择与推杆的运动规律，推杆的工作行
程和推杆的许用压力角和推程运动角有关。

一般在满足 []max αα≤的条件下，合理地确定凸轮的基圆半径，使凸轮机构的尺寸不至过大。

6-8.试设计一对心直动滚子推杆盘形凸轮机构的凸轮廓线，已知凸轮作顺时针方向旋转、推杆行程h=30mm ，基圆半径040r mm =,滚子半径r 10r mm =，凸轮各运动角为：
0000o o 12015015060S S φφφφ''====、、、，推杆的运动规律可自选。

解：由题意得：凸轮理论廓线基圆半径为40mm,实际半径为30mm. 等速推程时，由公式0
30120
h s ϕϕφ==得：
等
加速等减速回程时，由公式等加速公式
22
2
0020202202
260-15026030-=[150-(150(150)(150)
h h s h s ϕϕφϕϕφ'=-=-=-''（）和等减速公式（））]得：。