山东理工大学机械原理考试原题目——四杆机构的设计

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，AB=a = 35 mm CD = c = 50 mm, AD = d = 30mm 问BC=b 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”？(3)5、在图示铰链四杆机构中，已知各构件的长度 I AB =25mm ，I BC =55mm ，I CD =40mm ， I AD =50 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二，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:max 和min6、图示为开关的分合闸机构。

已知I AB =150 mm ，I BC =200 mm ，I CD =200 mm ， l AD =400 mm 。

试回答:(2)(4)(1)（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亠=150 ,「2 =90 ; I CD=40mm，I AD =50 mm。

求I AB、I BC及行程速比系数K和最小传动角min。

（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l cD=150mm,摇杆的两极限位置与机架AD所成的角度\ = 30，\ = 90，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ldc^ 100mm，导路的偏距e=20mm（1）用作图法确定曲柄长度I AB和连杆长度I BC；（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。

411、试用图解法设计图示曲柄摇杆机构ABCD。

已知摇杆I DC =40 mm,摆角，=45°，行程速度变化系数K=1.2，机架长度I AD=b-a （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I AD =100 mm,曲柄长心=20 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30 ,确定摇杆及连杆的长度。

建议比例尺为叫=0.002 m/mm15、有一铰链四杆机构。

已知：摇杆的长度为430 mm，最大摆角为90，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60和30 （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：AC2 =58 mm, AG = 24 mm, CD =75 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AC? =68 mm，AC— 25 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=45，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｝、填空题、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c b 乞a d,50 b _ 35 30 = 65 , 0 ：： b ：：15 mm（3分）（2）当不存在曲柄时:1）b为最短杆，b 15 mm（1分）2) b 为最长杆，b d a c，b 30 35 50 = 85,b 55mm，又，115mm b55 mm ：：b ： 115 mm（2分）3) b为中间长度杆， c d a b, 50 30 3^ bb . 45 mm（2分）所以15mm ：： b :: 45 mm，55 mm ：：b ：： 115 mm（1 分）综合以上两种情况，0 :：:b ：：：45mm，55 mm：：：b ：：： 115 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I BC为最长杆时（即I BC兰40 mm）,要使机构成为曲柄摇杆机构还应满足下列条件:20 I BC岂30 40，故40 乞I BC乞50。

2）当I BC不为最长杆时（即I BC £40 mm），要使此机构成为曲柄摇杆机构还应满足下列条件:(2 分)20 - 40 乞 30 l BC ，故 30 乞 I BC ::: 40 o 所以：30 乞 I BC M O（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）4、（本题共10分）解：（1） r -10 ,K =（180（180 - “ =190 170=1.118。

（ 2 分） （2） min =57。

（ 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 =0。

（3 分）5、（本题共10分）解：（1）I min I max =I AB I BC = 80 mm ，其它二杆之和 I AD I CD = 90 mm即I mif l max”：其它二杆之和，且连架杆I AB 为I min 。

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 :=90。

（2分）（3） 有急回性，且v - 30，故K =（180 巧..（180 -巧=（180 30 ）. （180 -30 ） =1.4。

（3 分） （4） ' max 或min 发生曲柄与机架两次共线的位置，作其二位置AB C D 和AB C D ，由图得〉max 或min 发 生在AB C D 位置处。

故量得： 〉max=60'min=30' （ 2 分）（2 分）C{考核知识点：整转副存在的条件、最小传动角的位置}{考核知识点：行程速度变化系数、最小传动角的位置、死点}｛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｝7、（本题共10分） 解：（1）取比例尺叫=1mm，先将已知条件画出。

（2 分）mm(2)测得：AG =I BC -I AB -26mm ， AC 2 =I BCI AB =64mm两式联立求得：I AB =19mm ，I BC = 45mm （3分）(3)测得：v - . C 1AC 2 15所以,180 二 180 -180 15180 -15-1.18(4)测得：min =42（3分） （2分〕C 2｛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6、（本题共10分） 150 400 . 200 200,不满足有曲柄条件,如图所示，：•是压力角， 为传动角。

该机构为双摇杆机构。

C 点的约束反力通过 （4分）（3分）B 点和A 点，因此机构不能自动（3分）此时CD 杆是主动件，机构处于死点位置,(3)8 （本题共10分）解：（1）先将已知条件画出，.C 2DC , =90, 一30'丄60 , C ,C 2 J CD 「50 mm （2 分）（2） K=1, v -0, A 必在CiC2的连线上。

（3分）（2）b a = 2CD = 2 150 = 300 mm ， b _ a = CD = 150 mm（3 分）解得，曲柄 a =75 mm ，连杆b =225 mm（2分）9、（本题共10分）解：（1）画出摇杆两位置（2分）（2） v -180 （K -1） （K 1） =180 （1.4 -1） （1.41） =30（ 2 分）（3） 画出C 1，C 2所在圆。

（2分） （4）找出 A 点，连接 AC 1，AC 2， l AC2 = b a=520mm ，I AC1 = b - a=280mm （2 分） a =（l AC2 -I AC 1）. 2 =120mm , b = %2 ~a= 400mm（2 分）｛考核知识点：平面四杆机构的设计｝10、（本题共10分）解：（1〕v -180 （K -1）/（K 1）=36（2 分）（2） 作|学2及e ,作.C 1C 2O 二-C 2C 1O = 90, -二，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，l AC 2 = 118 mm , l A C = 30 mm ,从而可求得｛考核知识点：平面四杆机构的设计｝I AB =（I AC2T AC J 2 =44 mm, I B^（I AC1I AC2） 2=74 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）（3）11、（本题共10分）解：（1）极位夹角“ -180o （K -1） （K 1） =16.3o（2 分）（2） 作.C 1C 2O - C 2C 1O =90° -）-73.7°，C1O 与 C2O 相交于 O 点； （2 分）（3）以O 为圆心，以O6 为半径画L 圆；（2分）（4） 作DC 1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AC 2和AC 1，因AC 2=b+a, AC^b-a,故以（AC2-AC0/2为半径，以A 为圆心 画圆交AC 2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）12、（本题共10分）解：（1）极位夹角二=180。

3 =0。

K +1（2 分）｛考核知识点：平面四杆机构的设计｝（3分） （4） 机架 1 2 AD\/lC 2DlAC 2_ 21C 2D1AC 2COS60.1002 2002-2 200 100cos60° =3 104=17321（2 分） （2）因此转动副A 在返回点C 1> C 2的连线上; （3 分）mm ｛考核知识点：平面四杆机构的设计，最小传动角的确定（4）工作行程和空回行程的最大压力角分别为:max 和:max｛考核知识点：平面四杆机构的设计｝13、（本题共10分） 解：（1） K 二密 二0.075二二180° 二1^1180° =36°（2分）v ci 0.05K +11.5+1（2） 作.C 1C 2O =/C 2G O =90° - n - 73.7°, C1O 与 C2O 相交于 O 点； （1分）（3）以O 为圆心，以OC ［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） % = AC2- A® 聖3 mm ，仁=AC 2冷 口口2 2 （2 分） （2 分）（6）如图 m in =28°{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） 八 0，AC 2 与 AC 1 在一条直线上，因 AC^AC 1=EC 2=C 1C 2=2AB AB 二曲 （2分）2 （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 。