机械原理第3章作业.

设计结果：曲柄长23.8mm，连杆长58.3mm。
3-6 如图，设计一铰链四杆机 构作为加热炉炉门的启闭机构。 已知炉门上两活动铰链的中心 距为50mm，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y-y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。
四、作业详解
3-1 在图示凸轮机构中，已知r = 50mm，lOA=22mm， lAC=80mm, 1 90 ,凸轮1的等角速度ω1=10rad/s， 逆时针方向转动。试用瞬心法求从动件2的角速度ω2。 解：先观察得出瞬心P13和P23 再用瞬心法瞬心P12
，
根据三心定理，P12应在 P13与P23的连线上， 根据瞬心法，P12应在过B 点垂直于构件2的直线上。
3-2 试根据图中注明的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) 双曲柄机构：符合杆长之和条件，且最短杆为机架。
b) 曲柄摇杆机构：符合杆长之和条件，机架为最短杆的任一相邻杆。
c) 双摇杆机构：不符合杆长之和条件。 d) 双摇杆机构：符合杆长之和条件，但最短杆对面的构件为机架。
任取D点，作水平线DA，使lDA=80， 过D点，作直线DC1，长 度为lDC=75，位置为与 DA成45°。 过AC1两点的直线为连杆 与曲柄共线的位置之一。 过A点，作一直线与AC1成 θ=36°，此直线为连杆与曲柄 共线的位置之二。 以D点为圆心，DC1为半径作圆弧，与前述直线交于C2。 参照题5-2，列式计算或作图得出曲柄和摇杆的长度。 设计结果：lAB=38.65mm，lBC=98.2mm。 注意：若C1D顺时针画弧，所得交点C2不可用。 若极位夹角从AC1向右转θ，则与CD无交点，不可用。
注意比 例换算
3-5 如图，设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程s=50mm， 偏距e=16mm，行程速比系数K=1.2，求曲柄与连杆长度。
动画演示
k 1 1.2 1 θ 180 180 16.36 k 1 1.2 1
注 意：
必须按题目要求的初始位置设计。
三、问答题 1、什么是速度瞬心？ 2、什么是三心定理？
3、简述杆组法的基本思路和基本方法？
4、转动副成为整转副是条件是什么？如何判 断机构是否存在曲柄？ 5、什么是机构的急回运动特性？
6、什么是运动的连续性？
7、什么是压力角？压力角与传动角是什么关系？ 8、如何确定机构是否存在死点位置？可采用哪 些措施避免死点位置的存在？ 9、在曲柄摇杆机构中，极位夹角是指哪个角度？
3-4 如下图，设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。要求踏 板CD在水平位置上下各摆10°，且lCD=500mm， lAD=1000mm，试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度。
解：根据已知条件画出A、D、C、C1、C2。 画出两个极限位置AC1、AC2。 由图可知， AC1=BC-AB，AC2=BC+AB， 即：AB=（AC2-AC1）/2 可由图上直接量取AC1、AC2长度 后按上式算出连杆和曲柄的长度。 也可用作图法得到两杆长度。以A 为圆心，AC1为半径画圆弧与AC2 交于E点，以A为圆心，EC2为直径 作出的圆为曲柄圆，即得到曲柄长 度，由此再得到连杆长度。。 设计结果：AB=78mm，BC=1115mm 。
解： 先画出炉门开闭时的两个极限位置B1C1和B2C2。
连接B1B2成一直线，并作B1B2 的中垂线n，与y-y轴线交于A点， 得出铰链A的位置。
连接C1C2成一直线，并作C1C2 的中垂线m，与y-y轴线交于D点， A 得出铰链D的位置。 画出四杆机构AB1C1D，量出 题目要求的三杆长度尺寸。 设计结果：AB=67.3mm， AD=95.8mm，DC=112.1mm。
D
3-7 欲设计一个如下图所示的铰链四杆机构。设已知其摇 杆CD的长度为75mm，行程速比系数K=1.5,机架AD的长度为 80mm,又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角ψ =45°， 试求其曲柄AB的长度和连杆BC的长度。 解：
k 1 1.5 1 θ 180 180 36 k 1 1.5 1
二、判断题 1、曲柄摇杆机构的行程速比系数K不可能等于1。 N 2、铰链四杆机构中，若存在曲柄，其曲柄一定 是最短杆。 N 3、曲柄滑块机构一定具有急回运动性质。 N 4、在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件时，该机 构出现死点位置。 N 5、在四杆机构中，取最长杆作为机架，则可得 到双摇杆机构。 N Y 6、行程速比系数K大于1，说明机构有急回特性。
3-3 设计一导杆机构。已知机架长度l4=100mm，行程速比 系数K=1.4，求曲柄长度。 解： θ 180 k 1 180 1.4 1 30 k 1 1.4 1 导杆机构的极位夹角θ与导杆摆 角ψ相等。 取任一点D，作∠mDn=ψ，再 作角等分线，在角等分线上取 lDA=100，求得曲柄转动中心A。 由A点对极限位置的导杆作垂线， 求得曲柄长度AC=25.88mm。 也可直接用sin(ψ/2)=AC/l4得出结果。
两线的交点即为P12
1
Байду номын сангаас
P12
P13
P23
从图上量出长度尺寸并按作图比例系数换算成实际长度： P12A=28.54，则：P12C=28.54+80=108.54 因为P12是构件1与构件2的瞬心，所以：
1 P 12 A 2 P 12 C
2 1 P 10 28.54 12 A
P 12C 108.54 2.63 rad / s
第 3章 连 杆 机 构
一、填空题
1、在四杆机构中，取与 最短杆 相对的杆为机
架，则可得到双摇杆机构。 2、平面连杆机构具有急回特征在于 极位夹角 不为零。 3、在曲柄摇杆机构中，只有在 摇杆为主动件 的 情况下，才会现现死点位置 。在死点位置，机 构会出现 从动曲柄不能转动 现象。
4、判断平面连杆机构的传动性能时，机构的传 动角γ越大，则传动性能越 好 。 5、工程上常用 行程速比系数K 表示机构的急回 性质，其大小可由计算式 K (180 ) /(180 ) 求 出。 6、曲柄摇杆机构中，最小传动角出现的位置是 曲柄与机架两次共线的位置 。 7、曲柄摇杆机构可演化成偏心轮机构，其演化 途径为 扩大转动副 。