第3-4章连杆机构典型例题

第2章平面连杆机构典型例题

1.图示为两种夹紧机构，试问机构应处于何位置方是最佳夹紧位置？并说明原因。687

a)应转至FE、EC、CD杆的共线位置（作图略）。此位置为机构的死点。

b)应转至DB、CB杆共线位置（作图略）。此位置为机构死点。

2.试画出图示机构的传动角γ和压力角α，并判断哪些机构在图示位置正处于“死点”？696

（1）、（3）机构正处死点位置。

3.在图示的各四杆机构中，已知各构件的尺寸（由图上量取，图中比例尺l 2µ=mm/mm ），杆AB 为

主动件，转向如图所示。现要求：1）是确定这三种机构有曲柄的条件和各机构的名称；2）机构有无急回运动？若有，试以作图法确定其极位夹角θ，并计算其行程速比系数K ；3）标出各机构在图示位置时的机构传动角γ和压力角α，求作最小传动角min γ和最小压力角min α，并说明机构的传动性能如何？ 4）机构是否存在死点位置？

4.试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号ij P 直接标注在图上）。

5.在图示的齿轮-连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1 与齿轮3的传动比13/ωω。

解：

1） 计算此机构所有瞬心的数目

(1)/26(61)/215K N N =−=−=

2） 为了求传动比13/ωω需求出如下三个瞬心（填出下角标） 16P 、36P 、13P 。 3） 传动比13/ωω计算公式是

3613

131613

P P DK P P AK ωω==

由于构件1 、3在K 点的速度方向相同，从而知3ω与1ω同向。

6.图示为开关的分合闸机构。已知l AB =150mm ，l BC =200mm ，l CD =200mm ，

l AD =400 mm 。（722）试回答：

（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α 和传动角γ；

（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？

（1）150400200200+>+，不满足有曲柄条件，该机构为双摇杆机构。 （2）如图所示，α是压力角，γ为传动角。

（3）此时CD 杆是主动件，机构处于死点位置，C 点的约束反力通过B 点和A

点，因 此机构不能自动打开。

7.碎矿机用曲柄摇杆机构如图所示。已知摇杆CD

长为500mm ，摆角ϕ=45o ，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）737

θ=×−+=×−+=1801118014114130o o o ()())(.)(.))K K µl =001. m/m l AC AC AB l =−=×=[()]..12214001014µm m 。 l AC AC BC l =+=×=[()]

..1225000105µ m 。

l AD AD l =×=×=µ42001042.. m 。

8.试设计一用于雷达天线俯仰传动的曲柄摇杆机构。已知天线俯仰的范围为30o ，l CD =525mm ，

l AD =800mm 。求曲柄和连杆的长度l AB 和l BC ，并校验传动角是否满足γmin ≥40o 。759

提示：雷达天线俯仰转动不应有急回现象。

解：

(1)因用于雷达天线俯仰传动，不应有急回作用 , 故K ==10,θo

(2)作∠=C DC

12

30o ，且使C D C D 12525== mm

(3)以D 为圆心，l AD =800mm 为半径作弧与C 2C 1连线的延长线交于A 点。

(4)量得AC

2

760=mm , AC 1490=mm , 故 l AC AC

AB =

−=21

2

135mm , l BC =625 mm

(5)作出可能为最小传动角的两个位置，可见在曲柄与机架重叠时，传动角为最小，且量得

γmin =>7040o o ，满足要求。

9. 图示为一实验用小电炉的炉门启闭机构，炉门关闭是在位置1E ，敞开时在位置2E ，试设计一四

杆机构来实现炉门启闭的操作。

解：1）作出22B C 的位置；

2）用作图法求出A 及D 的位置，并作出机构在2E 位置的运动简图（保留作图线）； 3）量得 AB l =51995l AB µ⋅=×= mm

AD l =567335l AD µ⋅=×= mm CD l = 558290l CD µ⋅=×= mm

10.现欲设计一车库门启闭四杆机构。如图所示，要求库门在关闭时为位置1N ，在启开后为位置2

N （S 为库门的重心位置）；库门在闭启过程中不得与车库顶部或库内汽车相碰，并尽量节省启闭所占的空间。

解：此设计可将库门视作连杆，而库房为机架，按给定连杆的两位置进行设计。有如下两种设计方案。

1）在库门上先选定两活动铰链B 、C 的位置。为使库门能正确关闭，启闭时省力，两活动铰链中心B 、C 可选在库门的内面重心S 的上下两侧，如图a 所示。现已知连杆11B C 及22B C 两位置，需在库房上确定两固定铰链A 、D 的位置，为此作21B B 和21C C 的垂直平分线12b 和12c ，固定铰链A 、

D 应分别在12b 及12c 上选定，如图a 所示。11AB C D 即为所设计的四杆机构，实际上要采用两套相同

的四杆机构（分别布置在门的两侧，以改善受力状态）。最后还须作图检验库门在启闭过程中与库顶和汽车是否发生干涉和机构的传动角等。若不满足要求，则需重新选定铰链A 、D 或B 、C 的位置再设计，直至满意为止。

11.如图所示，设已知破碎机的行程速比系数 1.2K =，颚板长度300CD l =mm ，颚板摆角35ϕ=o ，

曲柄长度80AB l =mm 。试用作图法求连杆的长度，并验算最小传动角min γ是否在允许的范围之内。

解：计算1

1801

K K θ−==+o

16.36o ，并取l µ作出摇杆CD 的极限位置1DC 及2DC 和固定铰链A 所在的圆1S （保留作图线）。

以2C 为圆心，2AB 为半径作圆，同时以F 为圆心，2FC 为半径作圆，两圆交于点E ，作2C E 的延长线与圆1S 的交点，即为铰链A 的位置。 由图知

l 1102380310BC AB l AC l µ=+=×+= mm 4540γ′′=>o o

12.试设计一偏置曲柄滑块机构，设已知其滑块的行程速比系数 1.5K =，滑块的冲程40H =mm ，

偏距15e =mm 。并求其最大压力角max α。