【正文】 主要特性急回特性急回運動行程速度變化系數(shù)K =v2v1= 180176。 θ應(yīng)用: 當θ 0 時, K 1 , 機構(gòu)有急回特性壓力角和傳動角壓力角α: 從動件受力方向和速度方向所夾銳角傳動角γ:壓力角的余角α越小,γ越大, 機構(gòu)的傳動性能越好γmin ≤ 40176。消除方法: 利用飛輪或機構(gòu)自身的慣性力應(yīng)用:夾緊裝置中的防松有整轉(zhuǎn)副條件lmin + lmax ≤ 另兩桿長度之和。 四桿機構(gòu)中周轉(zhuǎn)副存在的判斷。試題有基本的概念題(一般以填空、選擇、判斷及簡答題形式出現(xiàn)) 、計算題、作圖題。( 2) 通過已知條件判斷機構(gòu)是否有急回特性和死點, 求行程速度變化系數(shù)。第2 章平面連桿機構(gòu)27( 4) 按行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)。2 .3 .2 常見題型精解例2 .1 試畫出圖2 .8 所示兩種機構(gòu)的運動簡圖, 并說明它們?yōu)楹畏N機構(gòu)。 在圖2 .8( b) 中偏心盤1 繞固定軸O轉(zhuǎn)動, 通過構(gòu)件2 ,使滑塊3 相對于機架4 往復(fù)移動。其中圖2 .9( a) 是導(dǎo)桿機構(gòu), 圖2 .9 ( b) 是曲柄搖塊機構(gòu)。圖2 .928 機械設(shè)計基礎(chǔ)導(dǎo)教導(dǎo)考【評注】這道題主要考查對各種形式四桿機構(gòu)及其演化機構(gòu)的判別能力,因此要特別熟悉各種類型的機構(gòu)。例2 .2 如圖2 .10 所示鉸鏈四桿機構(gòu)中, 已知各桿長度lAB = 15 mm,lBC = 48 mm, lCD = 55 mm, lAD = 45 mm。( 2) 已知AB 為原動件, 用作圖法確定從動件CD 的最大擺角φ, 機構(gòu)的極位夾角θ, 并求行程速度變化系數(shù)K。( 4) 問此機構(gòu)什么時候會有死點存在?圖2 .10解( 1) 由已知條件知, 最短桿是連架桿AB , 最長桿是另一連架桿CD。同時最短桿的鄰邊是機架, 因此這是曲柄搖桿機構(gòu)。取適當?shù)谋壤咦鞒鲞@兩極限位置時的機構(gòu)位置簡圖AB1 C1 D和AB2 C2 D,這時搖桿兩次位置之間的夾角就是其擺角φ, 由圖量得φ = 40176。因此可求得K =180176。 θ=180176。180176。= 1 .38第2 章平面連桿機構(gòu)29( 3) 最小傳動角出現(xiàn)的位置是曲柄與機架的兩次共線位置之一。,γ″= 33176。( 4) 當以曲柄AB 為原動件時, 連桿BC與搖桿CD 不可能共線, 因此機構(gòu)沒有死點位置?！驹u注】這道題主要考查根據(jù)桿長判斷四桿機構(gòu)為何種機構(gòu), 并考查四桿機構(gòu)主要特性方面的知識。 如果不滿足桿長條件, 則不論以誰為機架都是雙搖桿機構(gòu)。③ 對于機構(gòu)最小傳動角γmin 出現(xiàn)的位置要很清楚, 是在曲柄與機架兩次共線位置之一, 這樣就很容易作圖求解了。的位置, 從而判斷機構(gòu)是否有死點。例__________2 .3 已知曲柄搖桿機構(gòu)的搖桿長l3 = 80 mm, 機架長l4 = 71 mm, 且曲柄中心在搖桿中心水平線之上, 擺角ψ= 40176。圖2 .11解作圖步驟如下( 見圖2 .11) :( 1) 求θ,θ= 180176。 1 .3 11 .3 + 1≈ 23 .5176。30 機械設(shè)計基礎(chǔ)導(dǎo)教導(dǎo)考( 2) 作∠C1 DC2 = 40176。( 3) 以C1 C2 為底作Rt△C1 C2 E, ∠C1 C2 E = 90176。, ∠C2 C1 E = 90176。( 5) 量得AC1 = 69 mm, AC2 = 110 mm。因此首先按照一般步驟把固定鉸鏈中心A 所在的圓找到, 然后按機架長度把具體位置確定下來。例2 .4 圖 2 .12 為偏置的曲柄滑塊機構(gòu)。( 2) 滑塊主動時機構(gòu)的死點位置。要求滑塊的行程H , 就要找到滑塊的兩個極限位置C1 和C2 。則AC2 = l1 + l2 = 20 + 65 = 85 mmAC1 = l2 l1 = 65 20 = 45 mm選擇比例尺, 以點A 為中心, 85 mm 為半徑畫弧, 與滑塊軌跡線交于點C2 。由圖上直接量得:滑塊行程H = 40 mm。滑塊在點C1 時壓第2 章平面連桿機構(gòu)31力角最大αmax = 19176。+ θ180176。+ 8176。 8176。圖2 .13【評注】本題主要考查極限位置時構(gòu)件的幾何關(guān)系, 抓住這一點問題就迎刃而解。對于死點位置, 還是要牢記此時γ= 0176。圖2 .14 題 2 1 圖32 機械設(shè)計基礎(chǔ)導(dǎo)教導(dǎo)考解( a) 40 + 110 = 150 70 + 90 = 160 , 且最短桿為機架, 因此是雙曲柄機構(gòu)。( c) 60 + 100 = 160 70 + 62 = 132 , 不滿足桿長條件, 因此是雙搖桿機構(gòu)。2 2 試運用鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的結(jié)論, 推導(dǎo)圖2 .15 所示偏置導(dǎo)桿機構(gòu)成為轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)的條件(提示:轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)可視為雙曲柄機構(gòu)) 。( 1) 當A為周轉(zhuǎn)副時, 要求AF 能通過兩次與機架共線的位置。在Rt△ BF′C′中, 直角邊小于斜邊, 故有l(wèi)AB + e ≤ lBC (極限情況取等號)在Rt△ BF″C″中, 直角邊小于斜邊, 故有l(wèi)AB e ≤ lBC (極限情況取等號)第2 章平面連桿機構(gòu)33綜上所述, 要求lAB + e≤ lBC 即可。如圖2 .15 中位置ABC1 F1 和ABC2 F2 。在位置ABC2 F2 時, 因為導(dǎo)桿CF 是無限長的, 故沒有過多條件限制。圖中標注箭頭的構(gòu)件為原動件。圖2 .16 題 2 3( 解) 圖2 4 已知某曲柄搖桿機構(gòu)的曲柄勻速轉(zhuǎn)動, 極位夾角θ為30176。試問: ( 1) 搖桿空回行程需幾秒?( 2) 曲柄每分鐘轉(zhuǎn)速是多少?解( 1) 由公式K =v2v1=t1t2=180176。 θ, 并帶入已知數(shù)據(jù)列方程有K =7t2=180176。180176。=75因此空回行程所需時間t2 = 5 s。 θ= 180176。= 150176。導(dǎo)學(xué), 且lCD = 500 mm, lAD = 1 000 mm。 (2 ) 用教材中公式(2 3) 和(2 3)′計算此機構(gòu)的最小傳動角。, 就是曲柄搖桿機構(gòu)中搖桿的極限位置, 此時曲柄與連桿處于兩次共線位置。由圖量得AC1 = 1 037 mm, AC2 =1 193 mm。和φ =180176。2 1 115 500=0 .576 8第2 章平面連桿機構(gòu)35則∠ BCD = 54 .77176。2 1 115 500=0 .297 0則∠ BCD = 72 .72176。2 6 設(shè)計一曲柄搖桿機構(gòu)。, 搖桿的行程速度變化系數(shù)K = 1 .2。 (2 ) 用教材中公式( 2 3) 和( 2 3 )′確定機構(gòu)最小傳動角γmin (若γmin 35176。圖2 .18 題 2 6 解圖解因為本題屬于設(shè)計題, 只要步驟正確, 答案不唯一。作圖步驟如下(見圖2 .18 ) :( 1) 求θ,θ= 180176。1 .2 11 .2 + 1≈ 16 .36176。( 2) 作∠C1 DC2 = 30176。( 3) 以C1 C2 為底作Rt△C1 C2 E , ∠ E = θ= 16 .36176。( 4) 作Rt△C1 C2 E 的外接圓, 在圓上取點A 即可。導(dǎo)學(xué)則曲柄長度l1 = ( AC1 AC2 )/ 2 , 搖桿長度l2 = ( AC1 + AC2 )/ 2。即可。已知滑塊的行程s = 50 mm, 偏距e = 16 mm,行程速度變化系數(shù)K = 1 .2。圖2 .19 題 2 7 解圖解作圖步驟如下( 見圖2 .19) :( 1) 求θ,θ= 180176。1 .2 11 .2 + 1 ≈ 16 .36176。( 2) 作Rt△ EC1 C2 , 頂角∠ E = θ, C1 C2 = s = 50 mm 。( 4) 作一水平線, 與C1 C2 相距e = 16 mm, 交圓周于點A。解得曲柄長度:l1 = 12( AC1 AC2 ) = 12 ( 82 34) = 24 mm連桿長度:l2 = 12( AC1 + AC2 ) = 12 ( 82 + 34) = 58 mm2 8 設(shè)計一導(dǎo)桿機構(gòu)。解如圖2 .20 所示, 作圖步驟如下:( 1) ψ= θ= 180176。( 2) 取μl , 選定D, 作Dm 和Dn , ∠ nDm = ψ= θ= 30176。( 4) AC2 ⊥ Dn , AC1 ⊥ Dm。圖2 .20 題 2 8 解圖2 9 設(shè)計一曲柄搖桿機構(gòu)。, 搖桿的行程速度變化系數(shù)K = 1 , 且要求搖桿CD 的一個極限位置與機架間的夾角∠CDA = 90176。圖2 .21 題 2 9 解圖38 機械設(shè)計基礎(chǔ)導(dǎo)教導(dǎo)考解如圖2 .21 所示, 作圖步驟如下:( 1) 求θ,θ= 180176。1 11 + 1= 0176。( 2) 選定比例尺μl , 作∠C1 DC2 = 40176。( 3) 作∠C1 DA = 90176。( 4) 在圖上量取AC1 = 238 mm, AC2 = 184 mm 和機架長度l4 = lAD =224 mm。已知爐門上的兩活動鉸鏈中心距為50 mm, 爐門打開后成水平位置時, 要求爐門溫度較低的一面朝上( 如虛線所示) , 設(shè)固定鉸鏈安裝在y y 軸線上, 其相關(guān)尺寸如圖2 .22 所示, 求此鉸鏈四桿機構(gòu)其余三桿的長度。這是已知兩個活動鉸鏈兩對位置設(shè)計四桿機構(gòu), 可以第2 章平面連桿機構(gòu)39用圓心法。然后連接C1 , C2 , 作C1 C2 的中垂線與y y 交于點D。從圖中量取各桿的長度, 得l4 = lAD = 96 mm, l1 = lAB = 68 mm, l3 = lCD = 112 mm2 11 設(shè)計一鉸鏈四桿機構(gòu)。,ψ12 = 15176。,ψ34 = 15176。解( 1) 以A為中心, 設(shè)連架桿長度為100 mm, 根據(jù)φ12 = φ23 = φ34 = 30176。( 2) 取連桿長度85 mm, 以B1 , B2 , B3 為圓心, 作弧。,ψ23 = 20176。的另一連架桿的幾個位置, 并作出不同半徑的許多同心圓弧。圖2 .23 題 2 11 解圖40 機械設(shè)計基礎(chǔ)導(dǎo)教導(dǎo)考2 12 已知某操縱裝置采用鉸鏈四桿機構(gòu)。,ψ1 = 52176。φ2 = 90176。10′。,ψ3 =112176。圖2 .24 題 2 12 圖解將已知條件代入教材中公式(2 10) , 可得cos45176。10′+ P1 cos( 52176。) + P2cos90176。10′+ P1 cos( 82176。) + P2cos135176。10′+ P1 cos(112176。) + P2聯(lián)立求解得P0 = 1 .481 , P1 = 0 .801 2 , P2 = 0 .591 8將該解代入教材中公式(2 8) 求解得l1 = 1 , l2 = 2 .103 , l3 = 1 .481 , l4 = 1 .848 4又因為實際l4 = lAD = 50 mm, 因此每個桿件應(yīng)放大的比例尺為501 .848 4=27 .05 , 故每個桿件的實際長度為l1 = 1 27 .05 = 27 .05 mm, l2 = 2 .03 27 .05 = 56 .88 mml3 = 1 .481 27 .05 = 40 .06 mm, l4 = lAD = 50 mm2 13 圖 2 .25 所示機構(gòu)為橢圓儀中的雙滑塊機構(gòu), 試證明當機構(gòu)運動時,構(gòu)件2 的AB 直線上任一點( 除A , B 及AB 的中點外) 所畫的軌跡為一橢圓。在AB 上任取一點C, 下面求證點C的運動軌跡為一橢圓。又由圖可知sinθ=yb, cosθ=xa, 兩式平方相加得x2a2 + y2b2 = 1可見點C的運動軌跡為一橢圓。A . 一定B . 一定不C . 不一定( 2) 在鉸鏈四桿機構(gòu)中, 若最短桿與最長桿之和小于或等于其他兩桿長度之和, 且最短桿為機架, 則該機構(gòu)有( ) 個曲柄。A . 曲柄搖桿機構(gòu)B . 導(dǎo)桿機構(gòu)C . 對心曲柄滑塊機構(gòu)D . 偏心曲柄滑塊機構(gòu)2 2 填空題( 1) 機構(gòu)處于死點位置時, 其壓力角為, 傳動角為。( 3) 在平面四桿機構(gòu)中, 已知行程速度變化系數(shù)為K, 則極位夾角的計算公式是。α愈大, 則機構(gòu)。42 機械設(shè)計基礎(chǔ)導(dǎo)教導(dǎo)考( 5) 如圖2 .26 所示, 設(shè)已知四桿機構(gòu)各構(gòu)件的長度l1 = 100 mm, l2 =350 mm, l3 = 200 mm, l4 = 400 mm。要使此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu), 則應(yīng)取桿為機架。圖2 .26 測 2 2 (5 ) 圖圖2 .27 測 2 2 (6 ) 圖2 3 說明圖2 .28 中機構(gòu)的名稱。2 5 已知一平面鉸鏈機構(gòu)各構(gòu)件的長度如圖2 .29 所示。圖2 .29 測 2 5 圖圖2 .30 測 2 6 圖2 6 圖 2 .30 所示的鉸鏈四桿機構(gòu), 各構(gòu)件的長度分別為lAB = 21 mm,lBC = 11 mm, lCD = 38 mm, lAD = 35 mm。 ( 2) 當構(gòu)件BC主動并相對于構(gòu)件AB 連續(xù)轉(zhuǎn)動時, 求構(gòu)件AB 相對于構(gòu)件AD 擺動的角度( 作圖表示) 。已知滑塊行程H = 50 mm, 偏心距e =20 mm, 行程速度變化系數(shù)K = 1 .4。2 8 設(shè)計一擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。用圖解法求: 極位夾角θ, 導(dǎo)桿擺角φ, 并求行程速度變化系數(shù)K