【文章內(nèi)容簡介】 題73圖a所示為一導(dǎo)桿機構(gòu)，設(shè)已知lAB=150mm，lAC=300mm，lCD=550mm，質(zhì)量為m1=5kg（質(zhì)心S1在A點），m2=3kg（質(zhì)心S2在B點），m3=10kg（質(zhì)心S3在lCD/2處），繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量為JS1=m2，JS2=m2，JS3=m2，力矩M1=1000Nm，F(xiàn)3=5000N。若取構(gòu)件3為等效構(gòu)件，試求φ1=45176。時，機構(gòu)的等效轉(zhuǎn)動慣量Je3及等效力矩Me3。解：由機構(gòu)運動簡圖和速度多邊形如圖可得故以構(gòu)件3為等效構(gòu)件時，該機構(gòu)的等效轉(zhuǎn)動慣量為等效力矩為題74 在圖a所示的刨床機構(gòu)中，已知空程和工作行程中消耗于克服阻抗力的恒功率分別為P1==3677W，曲柄的平均轉(zhuǎn)速n=100r/min，空程中曲柄的轉(zhuǎn)角φ1=120176。當機構(gòu)的運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)δ=，試確定電動機所需的平均功率，并分別計算在以下兩種情況中的飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF（略去各構(gòu)件的重量和轉(zhuǎn)動慣量）：1）飛輪裝在曲柄軸上；2）飛輪裝在電動機軸上，電動機的額定轉(zhuǎn)速nn=1440r/min。電動機通過減速器驅(qū)動曲柄。為簡化計算減速器的轉(zhuǎn)動慣量忽略不計。解：（1）根據(jù)在一個運動循環(huán)內(nèi)，驅(qū)動功與阻抗功應(yīng)相等?？傻茫?）最大盈虧功為（3）求飛輪轉(zhuǎn)動慣量當飛輪裝在曲柄軸上時，飛輪的轉(zhuǎn)動慣量為當飛輪裝在電機軸上時，飛輪的轉(zhuǎn)動慣量為討論：由此可見，飛輪安裝在高速軸（即電機軸）上的轉(zhuǎn)動慣量要比安裝在低速軸（即曲柄軸）上的轉(zhuǎn)動慣量小得多。題75 某內(nèi)燃機的曲柄輸出力矩Md隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化曲線如圖a所示，其運動周期，曲柄的平均轉(zhuǎn)速，當用該內(nèi)燃機驅(qū)動一阻力為常數(shù)的機械時如果要求運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)，試求：1) 曲軸最大轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角位置；2) 裝在曲軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量（不計其余構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量）。解: 1)確定阻抗力矩因一個運動循環(huán)內(nèi)驅(qū)動功應(yīng) 等于 阻抗功，有解得2)求和作其系統(tǒng)的能量指示圖（圖b），由圖b知，在 c 處機構(gòu)出現(xiàn)能量最大值，即時，故這時3)求裝在曲軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量故題76 圖a所示為某機械系統(tǒng)的等效驅(qū)動力矩及等效阻抗力矩對轉(zhuǎn)角的變化曲線，為其變化的周期轉(zhuǎn)角。設(shè)己知各下尺面積為，，，，而單位面積所代表的功為，試求系統(tǒng)的最大盈虧功。又如設(shè)己知其等效構(gòu)件的平均轉(zhuǎn)速為。等效轉(zhuǎn)動慣量為。試求該系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)速及最小轉(zhuǎn)速，并指出最大轉(zhuǎn)束及最小轉(zhuǎn)速出現(xiàn)的位置。解：1）求作此系統(tǒng)的能量指示圖（圖b），由圖b知：此機械系統(tǒng)的動能最小及最大值分別出現(xiàn)在b及e的位置，即系統(tǒng)在及處，分別有及。2)求運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù) 設(shè) 3) 求和 第8章課后習題參考答案8l 鉸鏈四桿機構(gòu)中，轉(zhuǎn)動副成為周轉(zhuǎn)副的條件是什么?在下圖所示四桿機構(gòu)ABCD中哪些運動副為周轉(zhuǎn)副?當其桿AB與AD重合時，該機構(gòu)在運動上有何特點?并用作圖法求出桿3上E點的連桿曲線。 答：轉(zhuǎn)動副成為周轉(zhuǎn)副的條件是：（1）最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿長度之和；（2）機構(gòu)中最短桿上的兩個轉(zhuǎn)動副均為周轉(zhuǎn)副。圖示ABCD四桿機構(gòu)中C、D為周轉(zhuǎn)副。當其桿AB與AD重合時，桿BE與CD也重合因此機構(gòu)處于死點位置。82曲柄搖桿機構(gòu)中，當以曲柄為原動件時，機構(gòu)是否一定存在急回運動，且一定無死點?為什么?答：機構(gòu)不一定存在急回運動，但一定無死點，因為：（1）當極位夾角等于零時，就不存在急回運動如圖所示，（2）原動件能做連續(xù)回轉(zhuǎn)運動，所以一定無死點。83 四桿機構(gòu)中的極位和死點有何異同?84圖a為偏心輪式容積泵；圖b為由四個四桿機構(gòu)組成的轉(zhuǎn)動翼板式容積泵。試繪出兩種泵的機構(gòu)運動簡圖，并說明它們?yōu)楹畏N四桿機構(gòu)，為什么?解 機構(gòu)運動簡圖如右圖所示，ABCD是雙曲柄機構(gòu)。因為主動圓盤AB繞固定軸A作整周轉(zhuǎn)動，而各翼板CD繞固定軸D轉(zhuǎn)動，所以A、D為周轉(zhuǎn)副，桿AB、CD都是曲柄。 85試畫出圖示兩種機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖，并說明它們各為何種機構(gòu)。 圖a曲柄搖桿機構(gòu)圖b為導(dǎo)桿機構(gòu)。 86如圖所示，設(shè)己知四桿機構(gòu)各構(gòu)件的長度為，,。試問:1)當取桿4為機架時，是否有曲柄存在? 2)若各桿長度不變，能否以選不同桿為機架的辦法獲得雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)?如何獲得? 3)若a、b﹑c三桿的長度不變，取桿4為機架，要獲得曲柄搖桿機構(gòu),d的取值范圍為何值? : 解 (1)因a+b=240+600=840≤900=400+500=c+d且最短桿 1為連架軒．故當取桿4為機架時，有曲柄存在。 (2)、能。要使此此機構(gòu)成為雙曲柄機構(gòu)，則應(yīng)取1桿為機架；兩使此機構(gòu)成為雙搖桿機構(gòu)，則應(yīng)取桿3為機架。(3)要獲得曲柄搖桿機構(gòu), d的取值范圍應(yīng)為440~760mm。87圖示為一偏置曲柄滑塊機構(gòu)，試求桿AB為曲柄的條件。若偏距e=0，則桿AB為曲柄的條件是什么? 解 (1)如果桿AB能通過其垂直于滑塊導(dǎo)路的兩位置時，則轉(zhuǎn)動副A為周轉(zhuǎn)副，故桿AB為曲柄的條件是AB+e≤BC。(2)若偏距e=0, 則桿AB為曲柄的條件是AB≤BC 88 在圖所示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，各桿的長度為， ，試求:1)當取桿4為機架時，該機構(gòu)的極位夾角、桿3的最大擺角、最小傳動角和行程速比系數(shù)K。2)當取桿1為機架時，將演化成何種類型的機構(gòu)?為什么?并說明這時C、D兩個轉(zhuǎn)動副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副。3)當取桿3為機架時，又將演化成何種機構(gòu)?這時A、B兩個轉(zhuǎn)動副是否仍為周轉(zhuǎn)副?解 (1)怍出機構(gòu)的兩個極位，如圖, 并由圖中量得： θ=,φ=, γmin= 186。 (2)①由l1+l4 ≤l2+l3可知圖示鉸鏈四桿機構(gòu)各桿長度符合桿長條件；?、谧疃虠Ul為機架時，該機構(gòu)將演化成雙曲柄機構(gòu)；③最短桿1參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副A、B都是周轉(zhuǎn)副而C、D為擺轉(zhuǎn)副；（3）當取桿3為機架時，最短桿變?yōu)檫B桿，又將演化成雙搖桿機構(gòu)，此時A、B仍為周轉(zhuǎn)副。 89 在圖示的連桿機構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為構(gòu)件AB為原動件，沿順時針方向勻速回轉(zhuǎn)，試確定:1)四桿機構(gòu)ABCD的類型。2)該四桿機構(gòu)的最小傳動角；3)滑塊F的行程速比系數(shù)K。解 （1)由lAD+lBClAB+lCD且最短桿AD為機架可知，圖中四桿ABCD為雙曲柄機構(gòu)；(2)作出四桿機構(gòu)ABCD傳動角最小時的位置。見圖并量得γmin=12186。(3)作出滑塊F的上、下兩個極位及原動件AB與之對應(yīng)的兩個極位，并量得θ=47186。求出滑塊F的行程速比系數(shù)為 810試說明對心曲柄滑塊機構(gòu)當以曲柄為主動件時，其傳動角在何處最大?何處最小?解 在曲柄與導(dǎo)軌共線的兩位置之一傳動角最大，γmax=90 186。； 在曲柄與機架共線的兩位置之一傳動角最小，γmin=arcos(LAB/lBC)。811正弦機構(gòu)(圖8一15b)和導(dǎo)桿機構(gòu)(圖8—22a)中，當以曲柄為主動件時，最小傳動角γmin為多少?傳動角按什么規(guī)律變化?解 γmin=90186。； 傳動角恒定不變。812圖示為偏置導(dǎo)桿機構(gòu)，試作出其在圖示位置時的傳動角以及機構(gòu)的最小傳動角及其出現(xiàn)的位置，并確定機構(gòu)為回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機構(gòu)的條件。解 傳動角以及機構(gòu)最小傳動角及其出現(xiàn)的位置如下圖所示。機構(gòu)為回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機構(gòu)的條件: AB≤AC 813如圖8—57所示，當按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)時，試證明若將固定鉸鏈A的中心取在FG弧段上將不滿足運動連續(xù)性要求。 答 因這時機構(gòu)的兩極位DC1, DC2將分別在兩個不連通的可行域內(nèi)。814圖示為一實驗用小電爐的爐門裝置，關(guān)閉時為位置E1，開啟時為位置E2。試設(shè)計一個四桿機構(gòu)來操作爐門的啟閉(各有關(guān)尺寸見圖)。(開啟時，爐門應(yīng)向外開啟，爐門與爐體不得發(fā)生干涉。而關(guān)閉時，爐門應(yīng)有一個自動壓向爐體的趨勢(圖中S為爐門質(zhì)心位置)。B、C為兩活動鉸鏈所在位置。 解 (1)作出B2C2的位置；用作圖法求出A及D的位置，并作出機構(gòu)在E2位置的運動簡圖，見下圖，并從圖中量得 lAB===95 mm lAD= =335mm lCD==290mm (2)用怍圖法在爐門上求得B及C點位置，并作出機構(gòu)在位置的運動圖(保留作圖線)。作圖時將位置E1轉(zhuǎn)至位置E2，見圖并量得 lAB== mm lBC=μlBC=l rnm lCD== mn 815 圖示為公共汽車車門啟閉機構(gòu)。已知車門上鉸鏈C沿水平直線移動，鉸鏈B繞固定鉸鏈A轉(zhuǎn)動，車門關(guān)閉位置與開啟位置夾角為a=115 186。，AB1//C1C2，lBC=400 mm，1C1C2=550 mm , 試求構(gòu)件AB的長度，驗算最小傳動角，并繪出在運動中車門所占據(jù)的空間(作為公共汽車的車門，要求其在啟閉中所占據(jù)的空間越小越好。 816 圖示為一已知的曲柄搖桿機構(gòu)，現(xiàn)要求用一連桿將搖桿CD和 滑塊F聯(lián)接起來，使搖桿的三個已知位置、和滑塊的三個位置、相對應(yīng)(圖示尺寸系按比例繪出)。試確定此連桿的長度及其與搖桿CD鉸接點的位置。 解 由題意知，本題實際是為按兩連架汗(搖桿與滑塊)的預(yù)定對應(yīng)位置設(shè)計四扦機構(gòu)的同題。具體作圖過程如下圖所示。連桿的長度為lEF=μlE2F2= l 30 mm。 817 圖示為某儀表中采用的搖桿滑塊機構(gòu)，若已知滑塊和搖桿的對應(yīng)位置為S1=36mm，S12=8mm，S23=9 mm 。 φ12=25 186。，φ23=35 186。，搖桿的第Ⅱ位置在鉛垂方向上?；瑝K上鉸鏈點取在B點，偏距e=28 mm, 試確定曲柄和連桿長度。解 本題屬于按兩連架軒預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)問題。此問題可用反轉(zhuǎn)法求解。， mm．見圖中標注。818試設(shè)計圖示的六桿機構(gòu)。該機構(gòu)當原動件l自y軸順時針轉(zhuǎn)過φ12=60 186。時，構(gòu)件3順時針轉(zhuǎn)過ψ=45 186。恰與x軸重合。此時，滑塊6自E1點移動到E2點，位移s12=20 mm。試確定鉸鏈B及C的位置。 解 由題意知，所要設(shè)計的六桿機構(gòu)ABCDEF是由鉸鏈四桿機構(gòu)ABCD和搖桿滑塊機構(gòu)CDE串聯(lián)所組成，故此設(shè)計問題，可分解為兩個四桿機構(gòu)的設(shè)計問題。對于搖桿滑塊機構(gòu)CDE的設(shè)計，就是確定活動鉸鏈C的位置，可用反轉(zhuǎn)法設(shè)汁，具體作法如下圖所示。 對于鉸鏈四扦機構(gòu)ABCD的設(shè)計．就是確定活動鉸鏈B的位置，也可用反轉(zhuǎn)法設(shè)計，具體作法如下圖所示。 819現(xiàn)欲設(shè)計一四桿機構(gòu)翻書器。如圖所示，當踩動腳踏板時，連桿上的肘點自M，移至M：就可翻過一頁書?，F(xiàn)已知固定鉸鏈A、D的位置，連架桿AB的長度及三個位置以及描點M的三個位置。試設(shè)計該四桿機構(gòu)(壓重用以保證每次翻書時只翻過一頁) 解：作圖，并量得：AB=36mm, AD=47mm, CD=5mm, BC=10mm, BM=36mm, CM=44mm 820現(xiàn)需設(shè)計一鉸鏈四桿機構(gòu)，用以啟閉汽車前燈的遮避窗門。圖示為該門(即連桿上的標線)在運動過程中的五個位置，其參數(shù)如表8—3所示。試用解析法設(shè)計該四桿機構(gòu)(其位置必須限定在圖示長方形的有效空間內(nèi))。821圖示為一用推拉纜操作的長桿夾持器，用一四桿機構(gòu)ABCD來實現(xiàn)夾持動作。設(shè)已知兩連架桿上標線的對應(yīng)角度如圖所示，試確定該四桿機構(gòu)各桿的長度。解：取AD為機架，并以適當比例尺作機架AD及AB桿與DE桿的三對對應(yīng)位置。此機構(gòu)設(shè)計簡要步驟如圖（保留作圖線），機構(gòu)各桿長度為： 822圖示為一汽車引擎油門控制裝置。此裝置由四桿機構(gòu)ABCD、平行四邊形機構(gòu)DEFG及油門裝置所組成，由繞O軸轉(zhuǎn)動的油門踏板OI驅(qū)動可實現(xiàn)油門踏板與油門的協(xié)調(diào)配合動作。當油門踏板的轉(zhuǎn)角分別為0186。、5186。、15186。及20186。時，桿MAB相對應(yīng)的轉(zhuǎn)角分別為0186。、32186。、52186。及63186。(逆時針方向)，與之相應(yīng)油門開啟程度為0186。(關(guān)閉)、14186。、44186。及60186。(全開)四個狀態(tài)?，F(xiàn)設(shè)lAD=120 mm，試以作圖法設(shè)計此四桿機構(gòu)ABCD，并確定桿AB及CD的安裝角度β1及β2的大小(當踏板轉(zhuǎn)20186。時，AM與OA重合，DE與AD重合)。解：（1）由平行四邊形機構(gòu)特征知桿CD的轉(zhuǎn)角與油門開啟角相同，故四桿機構(gòu)ABCD兩連架桿AB及CD的三對對應(yīng)角α12=32 186。, φ12=14 186。 α13=52 186。, φ13=44 186。, α14=63 186。, φ14=60 186。；且均為逆時針方向；（2）取相應(yīng)比例尺作出機架AD如圖所示；取BB為歸并點，按點歸并法設(shè)計此四桿機構(gòu)（保留全部作圖線），并量得：lAB==92mm, lAD==120mm, lBC==180mm, lCD==34mm。 β1=92186。, β2=102186。 823 如圖所示，現(xiàn)欲設(shè)計一鉸鏈四桿機構(gòu)，設(shè)已知搖桿CD的長行程速比系數(shù)K=，機架AD的長度為，搖桿的一個極限位置與機架間的夾角為，試求曲柄的長度和連桿的長度（有兩組解）。解：先計算 ：(1) lAB=μl. (AC2AC1)/2 =, lBC=μl. (AC2+AC1)/2=(2) lAB=μl. (AC1AC2)/2 =22mm, lBC=μl. (AC2+AC1)/2=48mm824如圖所示，設(shè)已知破碎機的行程速度變化系數(shù)K=，顎板長度lCD=300 mm顎板擺角φ=35186。，曲柄長度lAD=80 mm。求連桿的長度，并驗算最小傳動角γmin是否在允許的范圍內(nèi)。