机械原理第八章平面连杆机构及其设计

第八章 平面连杆机构及其设计

题8-1 试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明他们各为何种机构。在图a 中偏心盘1绕固定轴O 转动，迫使滑块2在圆盘3的槽中来回滑动，而圆盘3又相对于机架4转动；在图b 中偏心盘1绕固定轴O 转动，通过构件2，使滑块3相对于机架4往复移动。（图a 的机构运动简图可有两种表达方式，绘出其中之一即可）

A B

(a)

O

12

34

A

B

O 123导杆机构

或

O

曲柄摇块机构

题8-1

(b)

题8-2如图所示，设已知四杆机构各构件的长度a=240mm ，b=600mm ，c=400mm ，d=500mm ，试回答下列问题：

1）当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？__________若有曲柄，则杆a 为曲柄，此时该机构为__________机构。

2）要使机构成为双曲柄机构，则应取杆_________为机架。

3) 要使此机构成为双摇杆机构，则应取杆_______为机架，且其长度的允许变动范围为_______________.

4) 如将杆４的长度改为ｄ＝４００ｍｍ，而其他各杆的长度不变，则当分别以１、２、３杆为机架时，所获得的机构为___________机构。

解：1）因900500400600240=+=+≤+=+d c b a 且最短杆1为连架杆，故当取杆4为机架时，有曲柄存在。此时该机构为曲柄摇杆机构。 2）要使此机构成为双曲柄机构，则应取最短杆1为机架。

3）要使此机构成为双摇杆机构，则取最杆3为机架，其长度的允许变动范围为： （1）因最短杆1为连杆，即使满足杆长条件，此机构也不能成为双摇杆机构 （2）不满足杆长条件时，b 为最长杆，c 为最短杆，d a c b +>+ 140>c c 为最长杆，但不可能大于三杆长度之和 d b a c ++< 故1340

综合以上条件， 1340140<

4）如将杆4的长度改为400，其它杆长度不变，则当分别以1、2、3杆为机架时，因不满足杆长条件，故所获机构均为双摇杆机构。

题8-3 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μ1=2mm/mm ）杆AB 为主动件，转向如图所示。现要求：1）试给出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γmin 和最小压力角αmin ，并说明机构的传动性能如何？4）机构是否存在死点位置？ 解：a)图为曲柄摇杆机构。杆AB 为曲柄的条件：

CD BC AD AB +<+ BC AB < CD AB < AD AB <

由图8-3 (a) 两极限位置AB 1C 1D 和AB 2C 2D 可得 极位夹角︒=0θ ，1=K 所以无急回运动。

机构传动角γ和压力角α如图示位置。最小传动角γmin 位置为AB ″C ″D 最小压力角αmin 位置为AB 0C 0D 。 ︒=0min α 曲柄为主动件，不存在死点位置。 b) 图为偏置曲柄滑块机构。杆AB 为曲柄的条件：

∞∞+≤+CD BC AD AB 当 0≠e BC e AB ≤+∴ 当 0=e BC AB ≤∴

极位夹角C 1AC 2 即︒=2.21θ ，27.1=K 有急回运动。

机构传动角γ和压力角α如图示位置。最小传动角γmin 位置为曲柄垂直于导路时两位置中AB ″C ″ ︒=8.38min γ 最小压力角αmin 位置为AB 0C 0。 ︒=0min α

曲柄为主动件，不存在死点位置。

2

题8-3（a)

题8-3（

c) 图为偏置导杆机构。杆AB 为曲柄的条件：

∞∞+≤+BD AC CD AB 当 0≠e BC e AB ≤+∴ 当 0=e BC AB ≤∴

极位夹角B 1AE 即︒=81θ ，64.2=K 有急回运动。

机构传动角γ和压力角α如图示位置。最小传动角γmin 位置为CB 最短，即CB ″

︒=2.48min γ 最小压力角αmin 位置为为CB 最长，即CB ′。 ︒=9min α

曲柄为主动件，不存在死点位置。

A

B

C

B 1

B 2

θ

γ

α

αm i n

B "

B '

γm i n

题8-3（c )

E

题8-4 图a 所示为一新型杆式曲柄冲压机。在此冲压机构中，动力是由绕固定轴心A 匀速转动的齿轮1输入，通过分别铰接在齿轮1轮缘上B 处和传动件3上C 处的杆2使杆3柄轴颈3` 和可绕其轴心E 相对转动的连杆4带动冲头5上下往复运动，可使冲头实现快进，低速冲压、高速返回的运动规律。已知机构的尺寸：l AB =100mm ，l BC =110mm ，l CD =55mm ，l AD =20mm ，l DE =40mm ，l EF =250mm ，现要求：

1）试以比例尺μ1=5mm/mm 绘制图示位置的机构的运动简图（图b ），并计算其自由度；

2）确定四杆机构ABCD 和DEF 的类型和最小传动角γmin ，并说明此冲压机构的传动性能如何？

3）确定该冲压机构的极位夹角θ和行程速比系数K ，并说明此冲压机构的冲头是进快还是返回快？为什么？

解：1）5=n 7=l p 0=h p

10725323=-⨯-⨯=--=h l p p n F

2）ABCD 为双曲柄机构，︒=''=3.45min γγDEF 为对心曲柄滑块机构。︒=''=8.80min γγ

3）极位夹角

︒=5.58θ 行程速比系数 97.1180180=-︒+︒=

θ

θ

k