第2章 平面連桿機構

1、第2章 平面連桿機構題 2-1 試根據(jù)圖 2.14 中標注尺寸判斷下列鉸鏈四桿機構是曲柄搖桿機構、雙曲柄機構，還是雙搖桿機構。 a ） b ） c ） d ） 圖 2.14 題 2-2 試運用鉸鏈四桿機構有整轉(zhuǎn)副的結論，推導圖 2.15 所示偏置導桿機構成為轉(zhuǎn)動導桿機構的條件（提示：轉(zhuǎn)動導桿機構可視為雙曲柄機構）。 圖 2.15 題 2-3 畫出圖 2.16 所示各機構的傳動角和壓力角。圖中標注箭頭的構件為原動件。 圖 2.16 題 2-4 已知某曲柄搖桿機構的曲柄勻速轉(zhuǎn)動，極位夾角 為 ，搖桿工作行程須時 7s 。試問：（ 1 ）搖桿空回行程需幾秒？（ 2 ）曲柄每分鐘轉(zhuǎn)速是多少？ 題 2-

2、5 設計一腳踏軋棉機的曲柄搖桿機構，要求踏板 在水平位置上下各擺 ，且， 。（ 1 ）試用圖解法求曲柄 和連桿 的長度；（ 2 ）用公式（ 2-3 ）和（ 2-3 ） 計算此機構的最小傳動角。 圖 2.17 題 2-5 解圖題 2-6 設計一曲柄搖桿機構。已知搖桿長度 ，擺角 ，搖桿的行程速度變化系數(shù)。（ 1 ）用圖解法確定其余三桿的尺寸；（ 2 ）用公式（ 2 3 ）和 （ 2-3 ）確定機構最小傳動角 （若 ， 則應另選鉸鏈 A 的位置，重新設計）。 題 2-7 設計一曲柄滑塊機構。已知滑塊的行程 ，偏距 ，行程速度變化系數(shù)。 求曲柄和連桿的長度。 圖 2.19 題 2-8 設計一導桿機構

3、。已知機架長度 ，行程速度變化系數(shù) ，求曲柄長度。圖 2.20題 2-9 設計一曲柄搖桿機構。已知搖桿長度 ，擺角 ，搖桿的行程速度變化系數(shù)，且要求搖桿 的一個極限位置與機架間的夾角 ， 試用圖解法確定其余三桿的長度。 圖 2.21 題 2-10 設計一鉸鏈四桿機構作為加熱爐門的啟閉機構。已知爐門上的兩活動鉸鏈中心距為，爐門打開后成水平位置時，要求爐門溫度較低的一面朝上（如虛線所示），設固定鉸鏈安裝在 軸線上，其相關尺寸如圖所示，求此鉸鏈四桿機構其余三桿的長度。 圖 2.22題 2-11 設計一鉸鏈四桿機構。已知其兩連架桿的四組對應位置間的夾角 為 ， 、 ， ， 試用實驗法求各桿長度，并繪出

4、機構簡圖。 題 2-12 已知某操縱裝置采用鉸鏈四桿機構。要求兩連架桿的對應位置如 2.24 所圖所示， ； ， ； ， ，機架長度 ，試用解析法求其余三桿長度。 圖 2.24 題 2-13 圖 2.25 所示機構為橢圓儀中的雙滑塊機構，試證明當機構運動時，構件 2 的 直線上任一點（除 、 及 的中點外） 所畫的軌跡為一橢圓。 圖 2.25 答案題 2-1答 : a ） ，且最短桿為機架，因此是雙曲柄機構。 b ） ，且最短桿的鄰邊為機架，因此是曲柄搖桿機構。 c ） ，不滿足桿長條件，因此是雙搖桿機構。 d ） ，且最短桿的對邊為機架，因此是雙搖桿機構。 題 2-2解 : 要想成為轉(zhuǎn)動導桿

5、機構，則要求 與 均為周轉(zhuǎn)副。 （ 1 ）當 為周轉(zhuǎn)副時，要求 能通過兩次與機架共線的位置。 見圖 2-15 中位置 和。 在 中，直角邊小于斜邊，故有： （極限情況取等號）； 在 中，直角邊小于斜邊，故有： （極限情況取等號）。 綜合這二者，要求 即可。 （ 2 ）當 為周轉(zhuǎn)副時，要求 能通過兩次與機架共線的位置。 見圖 2-15 中位置 和 。 在位置 時，從線段 來看，要能繞過 點要求： （極限情況取等號）； 在位置 時，因為導桿 是無限長的，故沒有過多條件限制。 （ 3 ）綜合（ 1 ）、（ 2 ）兩點可知，圖示偏置導桿機構成為轉(zhuǎn)動導桿機構的條件是： 題 2-3 見圖 2.16 。 圖

6、 2.16 題 2-4解 : （ 1 ）由公式 ，并帶入已知數(shù)據(jù)列方程有： 因此空回行程所需時間 ； （ 2 ）因為曲柄空回行程用時 ， 轉(zhuǎn)過的角度為 ， 因此其轉(zhuǎn)速為： 轉(zhuǎn) / 分鐘 題 2-5 解 : （ 1 ）由題意踏板 在水平位置上下擺動 ，就是曲柄搖桿機構中搖桿的極限位置，此時曲柄與連桿處于兩次共線位置。取適當比例 圖 尺，作出兩次極限位置 和 （見圖2.17 ）。由圖量得： ， 。 解得 ： 由已知和上步求解可知： ， ， ， （ 2 ） 因最小傳動角位于曲柄與機架兩次共線位置，因此取 和 代入公式（ 2-3 ）計算可得： 或： 代入公式（ 2-3 ），可知 題 2-6解： 因為本

7、題屬于設計題，只要步驟正確，答案不唯一。這里給出基本的作圖步驟，不給出具體數(shù)值答案。作圖步驟如下（見圖 2.18 ）： （ 1 ）求 ， ；并確定比例尺 。 （ 2 ）作 ， 。（即搖桿的兩極限位置） （ 3 ）以 為底作直角三角形 ， ， 。 （ 4 ）作 的外接圓，在圓上取點 即可。 在圖上量取 ， 和機架長度 。則曲柄長度 ，搖桿長度 。在得到具體各桿數(shù)據(jù)之后，代入公式 （ 2 3 ）和 （ 2-3 ）求最小傳動角 ，能滿足 即可。 圖 2.18 題 2-7圖 2.19 解 : 作圖步驟如下 （見圖 2.19 ） ： （ 1 ）求 ， ；并確定比例尺 。 （ 2 ）作 ，頂角 ， 。 （

8、 3 ）作 的外接圓，則圓周上任一點都可能成為曲柄中心。 （ 4 ）作一水平線，于 相距 ，交圓周于 點。 （ 5 ）由圖量得 ， 。解得 ： 曲柄長度： 連桿長度： 題 2-8 解 : 見圖 2.20 ，作圖步驟如下： （ 1 ） 。 （ 2 ）取 ，選定 ，作 和 ， 。 （ 3 ）定另一機架位置： 角平 分線， 。 （ 4 ） ， 。 桿即是曲柄，由圖量得 曲柄長度： 題 2-9解： 見圖 2.21 ，作圖步驟如下： （ 1 ）求 ， ，由此可知該機構沒有急回特性。 （ 2 ）選定比例尺 ，作 ， 。（即搖桿的兩極限位置） （ 3 ）做 ， 與 交于 點。 （ 4 ）在圖上量取 ， 和機

9、架長度 。 曲柄長度： 連桿長度： 題 2-10解 : 見圖 2.22 。這是已知兩個活動鉸鏈兩對位置設計四桿機構，可以用圓心法。連接 ， ，作圖 2.22 的中垂線與 交于點。然后連接 ， ，作 的中垂線與 交于 點。圖中畫出了一個位置 。從圖中量取各桿的長度，得到：， 題 2-11解 : （ 1 ）以 為中心，設連架桿長度為 ，根據(jù) 作出 ，。 （ 2 ）取連桿長度 ，以 ， ， 為圓心，作弧。 （ 3 ）另作以 點為中心， 、 ， 的另一連架桿的幾個位置，并作出不同半徑的許多同心圓弧。 （ 4 ）進行試湊，最后得到結果如下：， ， ， 。 機構運動簡圖如圖 2.23 。 題 2-12解 : 將已知條件代入公式（ 2-10 ）可得到方程組： 聯(lián)立求解得到： ， ， 。 將該解代入公式（ 2-8 ）求解得到： ， ， ，