(完整版)平面连杆机构及其设计(参考答案)

一、填空题：
1．平面连杆机构是由一些刚性构件用低副连结构成的。

2．由四个构件经过低副联接而成的机构成为四杆机构。

3．在铰链四杆机构中，运动副所有是转动副。

4．在铰链四杆机构中，能作整周连续展转的连架杆称为曲柄。

5．在铰链四杆机构中，只好摇动的连架杆称为摇杆。

6．在铰链四杆机构中，与连架杆相连的构件称为连杆。

7．某些平面连杆机构拥有急回特征。

从动件的急回性质一般用行程速度变化系数表示。

8．对心曲柄滑快机构无急回特征。

9．偏置曲柄滑快机构有急回特征。

10．关于原动件作匀速定轴转动，从动件相对机架作来去运动的连杆机构，能否有急回特征，取决
于机构的极位夹角能否大于零。

11．机构处于死点时，其传动角等于０。

12．机构的压力角越小对传动越有益。

13 ．曲柄滑快机构，当取滑块为原动件时，可能有死点。

14 ．机构处在死点时，其压力角等于９０ o。

15 ．平面连杆机构，起码需要４个构件。

二、判断题：
1．平面连杆机构中，起码有一个连杆。

（√ ）
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征，缩短非生产时间，提升生产率。

（√ ）
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明显。

（√ ）
5．有死点的机构不可以产生运动。

（× ）
6．机构的压力角越大，传力越费力，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，曲柄必定是最短杆。

（× ）
9．平面连杆机构中，可利用飞轮的惯性，使机构经过死点地点。

（√ ）
10 ．平面连杆机构中，压力角的余角称为传动角。

（√ ）
11．机构运行时，压力角是变化的。

（√ ）
三、选择题：
1．铰链四杆机构存在曲柄的必需条件是最短杆与最长杆长度之和A其余两杆之和。

A<=； B >=； C > 。

2．铰链四杆机构存在曲柄的必需条件是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆之和，而充足
条件是取A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B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A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C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B其余两杆长度之和，就必定是双摇杆机构。

A<； B >； C = 。

7．一曲柄摇杆机构，若曲柄与连杆处于共线地点。

则当C为原动件时，称为机构的死点地点。

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地点。

则当A为原动件时，称为机构的极限地点。

A 曲柄；
B 连杆；
C 摇杆。

9．当极位夹角θB时，机构就拥有急回特征。

A<0 ；B>0 ； C =0。

10．当行程速度变化系数k B时，机构就拥有急回特征。

A <1；B>1 ；C=1 。

11．在死点地点时，机构的压力角α=C A0 o ；B45o； C 90o。

12．若以B为目的，死点地点是一个缺点，应想法经过。

A 夹紧和增力；
B 传动。

13．若以A为目的，则机构的死点地点能够加以利用。

A 夹紧和增力； B 传动。

14．判断一个平面连杆机构能否拥有优秀的传力性能，能够A的大小为依照。

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= C。

A180o ；B45o；C90o。

四、简答题：
1 ．什么叫连杆、连架杆、连杆机构？
答：不与机架构成运动副的构件称为“连杆”。

与机架构成运动副的构件称为“连架杆”。

由若干刚性构件用低副连结而成的机构称为“连杆机构”。

2．什么叫连杆机构的急回特征？它用什么来表达？
答：关于原动件作匀速定轴转动、从动件相对机架作来去运动的连杆机构，从动件正行程和反行程的
均匀速度不相等的现象称为机构的急回特征。

机构的急回特征用从动件行程速度变化系数来表达。

3．什么叫极位夹角？它与机构的急回特征有什么关系？
答：从动件处于两个极限地点时对应的原动件（曲柄）地点所夹的角，称为极们夹角。

从动件速度行程变化系数：K＝（１８０＋θ）/（１８０－θ），此中θ为极位夹角。

4．什么叫死点？它与机构的自由度F<=0 有什么差别？
答：四杆机构中，当连杆运动至与转动从动件共线或与挪动从动件挪动导路垂直时，机构的传动角为０的地点称为死点地点。

死点与自由度F<=0 的运动链不一样，自由度F<=0 的运动链没法运动，而具
有死点的机构是能够运动的，不过需要防止在死点地点开始运动，同时采纳举措使机构在运动过程中能顺
利经过死点地点并使从动件按预期方向运动。

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？
答：连杆对从动件的作使劲方向与力作用点的速度方向的夹角称为连杆机构的压力角。

压力角的余角称为传动角。

因为传动角有时能够从平面连杆机构的运动简图上直接察看其大小，
所以，在平面连杆机构设计中常采纳传动角来权衡机构的传动质量。

五、剖析计算设计题：
1.依据图中标明的尺寸判断以下铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构，仍是双摇杆机构。

(a)(b)(c)(d)
解：（ a ）因为４５＋１１０＝１５５ <７０＋９０＝１６０， 知足杆长之和条件， 且最短构件为机架，所以该机构为双曲柄机构。

（ b ）因为 ４５＋１ 2 ０＝１ 6 ５ <７０＋ 10０＝１ 7０，知足杆长之和条件，
最短构件相邻的构件为机架，所以该机构为曲柄摇杆机构。

（ c ）因为 ５０＋１００＝１５０
>60 ＋7
０＝１ 3 ０，不知足杆长之和条件，所以该机构为双摇杆机构。

（ d ）因为 ５０＋１２０＝１７０
>７ 0
＋９０＝１６０， 不知足杆长之和条件，所以该机构为双摇杆机构。

2.在图示铰链四杆机构中，已知 l AB =30mm, l BC =110mm, l CD =80mm, l AD =120mm , 构件 1 为原动件。

（ 1） 判断构件 1 可否成为曲柄；
（ 2）
在图中标出构件 3 的极限工作地点和最大摆角Ψ
max ，写出行程速度变化系数表达式；
（ 3） 在图中标出最小传动角地点和最小传动角γ min ；
（ 4） 当分别固定构件 1 、 2 、3 、 4 时，各获取何种机构？ 解：
（１） 因为 l AB ＋ l AD =30 ＋ 120 ＝ 150< l BC ＋ l CD =80 ＋ 120 ＝ 200 ，知足杆长之各条件，且
AB 为最短构件，所以构件１为曲柄。

180 （２）
K
180
C 1
γmin
C
2 C 2
3
C
B ψmax
2
3
1
B
A θ
B 1
4
D
1
4 D
A
B 2
（ 3）
（４）构件１为机架时，机构为双曲柄机构；构件２为机架时，机构为曲柄摇杆机构；构件３为机架时，机构为双摇杆机构；构件４为机架时，机构为曲柄摇杆机构。

3.以下各机构图中标明箭头的构件为原动件，试用作图法求解：
①画出各机构的极限工作地点，判断有无急回作用；②标明出图示地点机遇构的压力角和传动角，并画出最大传动角和最小传动角地点；③判断各机构能否存在死点，若存在请在图中画出死点地点。

解：（１） ①如下图， B 1 C 1 、B 2C 2 地点为机构的两个极限工作地点，该机构摇杆为主动件，曲柄作变速展转，所以，无急回特征。

C 3(C 4) C
C 2
γ
C 1
B 3
B
α A
B 1
B 4
B 2
D
②机构图示工作地点的压力角和传动角分别为上图中α和γ，最大传动角地点为B3C3、 B 4C4位置，在这两个地点连杆与曲柄垂直，压力角为０o，传动角为９０ o。

最小传动角地点为B1C1、 B 2C2地点，在这两个地点，连杆与曲柄共线，压力角为９０o，传动角为０ o。

③该机构摇杆为原动件，存在死点地点，图中B 1C1、 B2C2地点为死点地点。

（２）①如下图， B1122
地点为机构的两个极限工作地点，连杆与曲柄共线。

该机构有急回
C 、 B C
特征。

B3
B2
B
A B1C
C5C1
B4B5C2C4 C3α
γ
②机构图示工作地点的压力角和传动角分别为上图中α和γ，最大传动角地点为
地点，连杆与滑块导路重合，连杆对滑块的作使劲方向与滑块运动方向一致，压力角为０为９０ o。

最小传动角地点为 B 3C3地点，在这个地点压力角最大，传动角最小。

③该机构曲柄为原动件，不存在死点地点。

（３）①如下图，B1、 B 2地点为机构的两个极限工作地点。

该机构有急回特征。

B
A v
γ
F
B2
B1
C B4C4和 B５ C５o，
传动角
②在任何地点，滑块对导杆的作使劲一直垂直于导杆，与力作用点速度方向同样，所以，压力角一直等于０ o，传动角一直等于９０ o。

③该机构曲柄为原动件，不存在死点地点。

4.已知图示六杆机构，原动件AB 作等速展转。

试用作图法确立：
（ 1）滑块 5 的冲程H；
（ 2）滑块 5 来回行程的均匀速度能否同样？行程速度变化系数K 值；
（ 3）滑块处的最小传动角min （保存作图线）。

解：（ 1）H l( F1F2 )0. 002 17 0. 034 m
（ 2）不相等。

18018042
161.
K
18042
180
（3）
min69
5
5. 试设计一曲柄摇杆机构。

设摇杆两极限地点分别为
1
150 , 2 90 ; l CD 40 mm ， l AD 50
mm 。

用图解法求 l AB 、 l BC 及行程速比系数 K 和最小传动角 min。

解：
mm （ 1）取比率尺
1
l
mm
先将已知条件画出。

（ 2）测得： AC 1
l
BC
l
AB
26 mm
AC 2 l BC l AB
64 两式联立求得： l AB 19 mm ， l BC
45 （ 3）测得： C 1 AC 2 ＝15
mm
mm
所以 K
180
180
15
118.
180 180 15
（ 4）测得： min 42
6.如下图，已给出平面四杆机构的连杆和主动连架杆 AB 的两组对应地点，以及固
定铰链 D 的地点，已知 l AB 25 mm ， l AD 50 mm 。

试设计此平面四杆机构。

解：用反转法，以比率尺 l
l
AB
mm/mm 作 图，机构图如 AB 1C 1 D 所示。

AB
l BC BC 解得：
l CD CD
l l
得：
l BC 60 mm l CD 55 mm。