第2章 平面连杆机构
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第2章平面连杆机构题2-1 试根据图2.14 中标注尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构,还是双摇杆机构。
a )b )c )d )图2.14题2-2 试运用铰链四杆机构有整转副的结论,推导图2.15 所示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件(提示:转动导杆机构可视为双曲柄机构)。
图2.15题2-3 画出图2.16 所示各机构的传动角和压力角。
图中标注箭头的构件为原动件。
图2.16题2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动,极位夹角为,摇杆工作行程须时7s 。
试问:(1 )摇杆空回行程需几秒?(2 )曲柄每分钟转速是多少?题2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构,要求踏板在水平位置上下各摆,且,。
(1 )试用图解法求曲柄和连杆的长度;(2 )用公式(2-3 )和(2-3 )′ 计算此机构的最小传动角。
图2.17 题2-5 解图题2-6 设计一曲柄摇杆机构。
已知摇杆长度,摆角,摇杆的行程速度变化系数。
(1 )用图解法确定其余三杆的尺寸;( 2 )用公式( 2 — 3 )和(2-3 )′确定机构最小传动角(若,则应另选铰链A 的位置,重新设计)。
题2-7 设计一曲柄滑块机构。
已知滑块的行程,偏距,行程速度变化系数。
求曲柄和连杆的长度。
图2.19题2-8 设计一导杆机构。
已知机架长度,行程速度变化系数,求曲柄长度。
图2.20题2-9 设计一曲柄摇杆机构。
已知摇杆长度,摆角,摇杆的行程速度变化系数,且要求摇杆的一个极限位置与机架间的夹角,试用图解法确定其余三杆的长度。
图2.21题2-10 设计一铰链四杆机构作为加热炉门的启闭机构。
已知炉门上的两活动铰链中心距为,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),设固定铰链安装在轴线上,其相关尺寸如图所示,求此铰链四杆机构其余三杆的长度。
图2.22题2-11 设计一铰链四杆机构。
已知其两连架杆的四组对应位置间的夹角为,、,,试用实验法求各杆长度,并绘出机构简图。
第2章 平面连杆机构
1、图示铰链四杆机构,已知:l BC =50mm ,l CD =35mm ,l AB =30mm ,AD 为机架,
(1)若此机构为曲柄摇杆机械,且AB 为曲柄,求l AB 的最大值:
(2)若此机构为双曲柄机构,求l AB 的范围;
(3)若此机构为双摇杆机构,求l AB 的范围。
2、图示两种曲柄滑块机构,若已知a =120mm ,b =600mm ,对心时e =0及偏置时e =120mm ,求此两机构的极位夹角θ及行程速比系数K 。
又在对心曲柄滑块机构中,若连杆BC 为二力杆件,则滑块的压力角将在什么范围内变化?
a ) (b)
题2图
3、 图示六杆机构,已知(单位mm ):l 1=20,l 2=53,l 3=35,l 4=40,l 5=20,l 6=60,试确定:
1)构件AB 能否整周回转?
2)滑块行程h ;
3)滑块的行程速度变化系数K ;
4)机构DEF 中的最大压力角αmax 。
4、 已知图示平面四杆机构的连杆和连架杆AB 的两组对应位置及固定铰链D 的位置,并l AB =25mm ,l AD =50mm ,试设计此平面四杆机构。
题1图
5、图示为一飞机起落架机构,实线为落下时的死点位置,虚线为收起的位置,已知l BC=520mm,l FE=340mm,且FE1在垂直位置(即α=90°);θ=10°,β=60°,试求l BD、l DE的长度。
题5图
6、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,滑块的冲程l C1C2=50mm,导路的偏距e=20mm,求曲柄长度l AB和连杆长度l BC。
题6图。
第2章平面连杆机构2.1平面连杆机构的特点和应用连杆机构是由若干刚性构件用低副连接组成的机构,又称为低副机构。
在连杆机构中,若各运动构件均在相互平行的平面内运动,称为平面连杆机构;若各运动构件不都在相互平行的平面内运动,则称为空间连杆机构。
平面连杆机构被广泛应用在各类机械中,之所以广泛应用,是因为它有较显著的优点:(1)平面连杆机构中的运动副都是低副,其构件间为面接触,传动时压强较小,便于润滑,因而磨损较轻,可承受较大载荷。
(2)平面连杆机构中的运动副中的构件几何形状简单(圆柱面或平面),易于加工。
且构件间的接触是靠本身的几何约束来保持的,所以构件工作可靠。
(3)平面连杆机构中的连杆曲线丰富,改变各构件的相对长度,便可使从动件满足不同运动规律的要求。
另外可实现远距离传动。
平面连杆机构也存在一定的局限性,其主要缺点如下:(1)根据从动件所需要的运动规律或轨迹设计连杆机构比较复杂,精度不高。
(2)运动时产生的惯性力难以平衡,不适用于高速的场合。
(3)机构中具有较多的构件和运动副,则运动副的间隙和各构件的尺寸误差使机构存在累积误差,影响机构的运动精度,机械效率降低。
所以不能用于高速精密的场合。
平面连杆机构具有上述特点,所以广泛应用于机床、动力机械、工程机械等各种机械和仪表中。
如鹤式起重机传动机构(图2-1),摇头风扇传动机构(图2-2)以及缝纫机、颚式破碎机、拖拉机等机器设备中的传动、操纵机构等都采用连杆机构。
图2-1鹤式起重机图2-2 摇头风扇传动机构2.2平面连杆机构的类型及其演化2.2.1 平面四杆机构的基本形式全部用转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构,如图2-3所示。
机构的固定件4称为机架;与机架相联接的杆1和杆3称为连架杆;不与机架直接联接的杆2称为连杆。
能作整周转动的连架杆,称为曲柄。
仅能在某一角度摆动的连架杆,称为摇杆。
按照连架杆的运动形式,将铰链四杆机构分为三种基本型式:曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
一、选择题1.如图所示,平面铰链四杆机构CD段属于:____B.曲柄C.摇杆D.导杆2.A. 等速B. 不等速C. 等加速D. 等减速3. 当铰链四杆机构的最短杆与最长杆长度之小于或等于其余两杆长度之和,并以与最短杆邻杆为架时,该铰链四杆机构为____。
A. 曲柄摇杆机构B. 双曲柄机构C. 双摇杆机构D. 导杆机构4. 连杆作平动运动的机构为____机构。
A. 曲柄摇杆B.平行双曲柄C. 双摇杆D. 双曲柄5. 对心曲柄滑块机构中,设连杆长度为L, 曲柄长度为e,则滑块位移S为____。
A. 2eB. 2LC. LD. L+ e6. 在偏心轮机构中,设连杆长度为L, 偏心距为e,则滑块位移S为____。
A. 2eB. 2LC. LD. L+ e7. 在曲柄摇杆机构中,当____为主动件时,会出现死点位置。
A. 曲柄B. 滑块C. 连杆D. 摇杆8. 平面铰链四杆机构中,能做整周旋转的连架杆称为____,只能作往复摆动的连架杆称为____。
A. 曲柄/连杆B. 曲柄/摇杆C. 摇杆/曲柄D. 曲柄/导杆9. 铰链四杆机构的三种基本形式是:____机构、____机构和双摇杆机构。
A. 曲柄摇杆/曲柄滑块B. 曲柄摇杆/双曲柄C. 双曲柄/双连杆D. 曲柄摇杆/双连杆10. 当铰链四杆机构的最短杆与最长杆长度之小于或等于其余两杆长度之和,并以与最短杆为机架时,该铰链四杆机构为____。
A. 曲柄摇杆机构B. 双曲柄机构C. 双摇杆机构D. 摇快机构11. 当铰链四杆机构的最短杆与最长杆长度之小于或等于其余两杆长度之和,并以最短杆相对的杆为机架时,该铰链四杆机构为____。
A. 曲柄摇杆机构B. 双曲柄机构C. 双摇杆机构D. 滑块机构12. 当铰链四杆机构的最短杆与最长杆长度之大于或等于其余两杆长度之和,该铰链四杆机构为____。
A. 曲柄摇杆机构B. 双曲柄机构C. 双摇杆机构D. 滑块机构13. 在____机构中,主动曲柄的角速度与从动曲柄的角速度始终相等。
第二章 平面连杆机构
一、填空题:
1、平面连杆机构是由一些刚性构件用 副和 副连接组成的。
2、平面连杆机构是由一些 性构件用低副连接组成的。
3、在铰链四杆机构中,运动副全部是 副。
4、在铰链四杆机构中,能作整周连续回转的连架杆称为 。
5、在铰链四杆机构中,只能摆动的连架杆称为 。
6、在铰链四杆机构中,与连架杆相连的构件称为 。
7、某些平面连杆机构具有急回特性。从动件的急回性质一般用 系数表示。
8、对心曲柄滑快机构 急回特性。
9、偏置曲柄滑快机构 急回特性。
10、对于原动件作匀速定轴转动,从动件相对机架作往复运动的连杆机构,是否有急回特性,
取决于机构的 角是否大于零。
11、机构处于死点时,其传动角等于 。
12、机构的压力角越 对传动越有利。
13、曲柄滑快机构,当取 为原动件时,可能有死点。
14、机构处在死点时,其压力角等于 。
15、平面连杆机构,至少需要 构件。
二、判断题:
1、平面连杆机构中,至少有一个连杆。 ( )
2、平面连杆机构中,最少需要三个构件。 ( )
3、平面连杆机构可利用急回特性,缩短非生产时间,提高生产率。 ( )
4、平面连杆机构中,极位夹角θ越大,K值越大,急回运动的性质也越显著。( )
5、有死点的机构不能产生运动。 ( )
6、机构的压力角越大,传力越费劲,传动效率越低。 ( )
7、曲柄摇杆机构中,曲柄为最短杆。 ( )
8、双曲柄机构中,曲柄一定是最短杆。 ( )
9、平面连杆机构中,可利用飞轮的惯性,使机构通过死点位置。 ( )
10、平面连杆机构中,压力角的补角称为传动角。 ( )
11、机构运转时,压力角是变化的。 ( )
三、选择题:
1、铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和 其他两杆之和。
A <=; B >=; C > 。
2、铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆之和,
而充分条件是取 为机架。
A 最短杆或最短杆相邻边; B 最长杆; C 最短杆的对边。
3、铰链四杆机构中,若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和,当以
为机架时,有两个曲柄。
A 最短杆相邻边; B 最短杆; C 最短杆对边。
4、铰链四杆机构中,若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和,当以
为机架时,有一个曲柄。
A 最短杆相邻边; B 最短杆; C 最短杆对边。
5、铰链四杆机构中,若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和,当以
为机架时,无曲柄。
A 最短杆相邻边; B 最短杆; C 最短杆对边。
6、铰链四杆机构中,若最短杆与最长杆长度之和 其余两杆长度之和,就一定是双
摇杆机构。
A <; B >; C = 。
7、一曲柄摇杆机构,若曲柄与连杆处于共线位置。则当 为原动件时,称为机构的
死点位置。
A 曲柄; B 连杆; C 摇杆。
8、一曲柄摇杆机构,若曲柄与连杆处于共线位置。则当 为原动件时,称为机构的
极限位置。
A 曲柄; B 连杆; C 摇杆。
9、当极位夹角θ 时,机构就具有急回特性。
A <0; B >0; C =0。
10、当行程速度变化系数k 时,机构就具有急回特性。
A <1; B >1; C =1。
11、在死点位置时,机构的压力角α=
A 0 º ; B 45º; C 90º。
12、若以 为目的,死点位置是一个缺陷,应设法通过。
A 加紧和增力; B传动。
13、若以 为目的,则机构的死点位置可以加以利用。
A 加紧和增力; B传动。
14、判断一个平面连杆机构是否具有良好的传力性能,可以 的大小为依据。
A 传动角; B 摆角; C 极位夹角。
15、压力角与传动角的关系是α+γ= 。
A 180º ; B 45º; C 90º。
11、 简答题:
1、什么叫连杆、连架杆、连杆机构?
2、什么叫连杆机构的急回特性?它用什么来表达?
3、什么叫极位夹角?它与机构的急回特性有什么关系?
4、什么叫死点?它与机构的自由度F<=0有什么区别?
5、什么叫连杆机构的压力角、传动角?研究传动角的意义是什么?
分析计算题:
1、 图中箭头所示为原动件,试标出该位置时的压力角,并画出机构的死点位置。
2、 图中箭头所示为原动件,试标出该位置时的压力角,并画出机构的死点位置。
3、 图中箭头所示为原动件,试标出该位置时的压力角,并画出机构的死点位置。
4、 分析图示导杆机构是否有急回特性,画图说明。
5、 一曲柄摇杆机构,已知a=50mm,b=70mm,c=90mm,d=100mm,c杆与a杆相对,取
b为机架,曲柄为原动件,试画图确定机构的最小传动角γmin
6、 曲柄摇杆机构如图示,摇杆可上下摆动10º,LCD=500mm,LAD=1000mm。试用图解法求
曲柄AB和连杆BC的长度。
7、 曲柄滑快机构的行程H=60mm,偏距e=20mm,行程速度变化系数=1、5,求曲柄和连
杆的长度。
8、一摆动导杆机构的行程速度变化系数=1、5,机架的长度L=100 mm,试设计此机构。
9、在图示的铰链四杆中,各杆的长度为a=28mm,b=52mm,c=50mm,d=72mm.。试问此为何
种机构?请用作图法求出此机构的极位夹角θ、杆CD的最大摆角φ、机构的最小传动角γ
min
和行程速比系数K。
10、在图示的四杆机构中,已知a=20mm,b=60mm,e=10mm,试确定:
1) 此机构有无急回运动?若有,试以作图法确定极位夹角θ,并求行程速比系数K的
值;
2) 当以AB为原动件时,标出此机构的最小传动角γmin和最小压力角αmin;
3) 作出当以滑快为原动件时机构的死点位置。
11、如图所示,欲设计一铰链四杆机构,已知其摇杆CD的长度LCD=75mm,行程速比系数
K=1、5,机架AD的长度为LAD=100mm,又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为
ψ=45º,试求曲柄的长度L
AB和连杆的长度LBC
。(只需求出两解中的一个)
12、设计一个如图所示的曲柄摇杆机构。已知摇杆的长LCD=50mm,摆角ψ=45º,行程速比
系数K=1、2,机架长度LAD=b-a。