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）
或导杆机构曲柄摇块机构A12BOA3412BO34O(a)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。
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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a?b?240?600?c?d?400?500?900 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，b?c?a?d c?140 c为最长杆，但不可能大于三杆长度之和 c?a?b?d 故c?1340
综合以上条件， 140?c?1340时，均可为双摇杆机构。
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：
AB?AD?BC?CD AB?BC AB?CD AB?AD
由图8-3 (a) 两极限位置AB1C1D和AB2C2D可得 极位夹角??0? ，K?1 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AB0C0D。 ?min?0? 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：
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AB?AD??BC?CD? 当 e?0 ?AB?e?BC 当 e?0?AB?BC
极位夹角C1AC2 即??21.2? ，K?1.27 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″ ?min?38.8? 最小压力角αmin位置为AB0C0。 ?min?0?
曲柄为主动件，不存在死点位置。
C\C2C47.7°γαγminBB2B'B1AC0C'C190°B\DB0题8-3（a)
B\B1B°38.8A21.2°B2B0B'C2C\C'80.7°2°54.CC1C0题8-3（b) c) 图为偏置导杆机构。杆AB为曲柄的条件：
AB?CD??AC?BD? 当 e?0 ?AB?e?BC 当 e?0 ?AB?BC
极位夹角B1AE 即??81? ，K?2.64 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″
?min?48.2? 最小压力角αmin位置为为CB最长，即CB′。 ?min?9?
曲柄为主动件，不存在死点位置。
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γααminEθB'B\γminAB2C题8-3（c)BB1
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：lAB=100mm，lBC=110mm，lCD=55mm，lAD=20mm，lDE=40mm，lEF=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）n?5 pl?7 ph?0
F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1
2）ABCD为双曲柄机构，?min?????45.3?DEF为对心曲柄滑块机构。?min?????80.8?
3）极位夹角
??58.5? 行程速比系数 k?180????1.97
180??? 54
B1E″C′γ′B′E′E1B″F″γminE1γ″DθC″B0C0题8-4F′AF0C1F1
题8-5如图所示，设要求四杆机构两连架杆的三组对应位置分别为α1=35°，φ
1=50°；
α2=80°，φ2=75°；α
φ3=105°。另外lAD=80mm。试3=125°，
以解析法设计此四杆机构。
解：1）将?i、?i的三组对应值代入下式（初选?0??0?0）
cos????0??P0cos????0??P1cos?????0??????0???P2
得 cos35??P0cos75??P1cos?50??35???P2
cos80??P0cos75??P1cos?75??80???P2 cos125??P0cos105??P1cos?105??125???P2
解之得（计算到小数点后四位）P0?1.5815,P1??1.2637,P2?1.0233
2）求各杆的相对长度，得
n?cn?P0?1.5815,l??1.2515,m?aP1l2?n2?1?2lP2?1.5831
3）求各杆的长度
d?80.00mmd80a???63.923 l1.2515b?ma?1.5815?63.923?101.197c?na?1.5815?63.923?101.094
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机械原理第八章平面连杆机构及其设计
