考试第34章习题参考答案docx.docx
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第3章
14如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为a=240〃〃"，b=600mm,c=400mm,（/=500m/n。
试问：
1）当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？
2）若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双山柄机构和双摇杆机构?
如何获得?
3）若a、b、c三杆的长度不变，取杆4为机架，耍获得曲柄摇杆机构,d的取值范围应为何
值？
：
C
题8-6图
解⑴因a+b=240+600=840<900M004-500=c+dJJ.最短杆1为连架轩.故当収杆4为机架时,有曲柄存在。
“
（2）、能。
要使此此机构成为双曲柄机构，则应取1杆为机架；两使此机构成为双摇杆机构，则应取杆3为机架。
⑶要获得曲柄摇杆机构,d的取值范围应为240〜760mm。
14在图所不的较链四杆机构中，各杆的长度为A=28/n/ri,/2=52mm,/3=50mm,/4=72mm,试求：
1）当取杆4为机架时，该机构的极位夹角0、杆3的最大摆角炉、最小传
动角人in和行程速比系数K；
2）当取杆1为机架时，将演化成何种类型的机构?
为什么?
并说明这
时C、D两个转动副是周转副还是摆转副；
3）当取杆3为机架时，乂将演化成何种机构?
这时A、B两个转动副是否仍为周转副?
解
（1）柞出机构的两个极位，如图，并市图屮量得:
0=18.6°,4）=70.6°,Ymin=22.7°
=12.3
180°+^_180°+18.60
"180°-^"180°-18.6°
（2）①由28+72<52+50可知图示较链四杆机构各杆长度符合杆长条件；小②最短杆1为机架时，该机构将演化成双]11|柄机构；③最短杆1参与构成的转动副A、B都是周转副而C、D为摆转副；
（3）当取杆3为机架时，最戒杆变为连杆，又将演化成双摇杆机构，此时A、B仍为周转副。
31设计一曲柄滑块机构，设已知滑块的行程速度变化系数K=l.5,滑块的冲程H=50mm,偏距e=20mm。
并求其最人压力角a加乂。
k-]15-1
解：
计算&=18（7—=18（T上1=36°并取相应比例尺『根据滑块的行程H作出极位£+11.5+1
及作o圆，作偏距线，两者的交点即饺链所在的位置，由图可得：
】ab=口I.（AC2・AC[）/2=17mm,1bc=口i・（AC2+AC1）/2=36mm
16
试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号P,,直接标注在图上）
（a）
（b）
参考答案:
参考答案:
参考答案:
17.在图示的四杆机构1+1,LAB=60mm,LCD=90mm,LAD=LBC=120mm,o）2=10rad/s,试丿IJ瞬心法求：
1）当4）=165°时，点的速度vc；
2）当
（1）=165°时，构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及速度的人小；
3）当Vc=0时，4）角之值（有两个解）。
参考答案:
1）以逸定的比侥尺丹作机构运动简图（图b）.
（2分）
（3分）
2）求％定出瞬心P仃的位置（图6）
因斥3为构席3旳地戈丸昇心、，刃有心二叭/t8P沪必Iab/山丽3
二2决0矶灯8g
=£36md/s）
%=儿Cpf3叭=033x82心「二04吩）
3〉定出构件3的EC线上連度最
小的点E的位匱
牡=/4融代如x“C2〃=C好7（必丿
因3匕线上建度長点理与7?
头点的眸离最疋.故"①利处戏刃麦疣交孑、点、E,由也可将
20在图示的摇块机构中,己知lAB=30miTi,lAC=100mm,1Bd=50mm,lDE=40mm,曲柄以等角速度3尸40rad/S冋转，试用图解法求机构在4）尸45。
位置时，点D及E的速度和加速度,以及构件2的角速度和角加速度。
解⑴以口］作机构运动简图⑻所示。
（2）速度分析：
以C为重合点，有
Vc2=Vb+Vc2B=%3+Vc2C3
人小?
3|Iab?
0'
方向？
=AB丄BC//BC
以「作速度多边形图（b）,再根据速度影像原理，作厶bde-/ABDE求得d及e,由图可得
VD=U、pd=O.23m/s
ve=Uvpe=O.173m/sw2=Pvbs/lBc=2rad/s（顺时针）
（3）加速度分析：
以C为重合点，有
+a°C2B+a‘C2B=ac3+aC2C3+a「C2C33221bC?
0233VC2C3?
c—B丄BC丄BC//BC
ac2=大小3121aB
方向B—A
H•屮（C2B=32?
1bC=0.49m/S2>a*c2C3=233Vc2C3=0.7m/S?
以Ua作加速度多边形如图（c）
所示，由图可得
aD=PaPd=064m/S2
aE=uap'e'=2.8m/s2
a2=a；2B/lBc=卩an'2C'2/lBC=&36rad/s2（顺时针）22在图（a）示的机构中,已知1AE=70mm,；lAB=40mm,lEF=60mm,
1de==35mm,lcD=75mm」BC=50mm.原动件以等角速度i=10rad/s回转.试以图解法求机构在4）i=50o位迸时.点C的速度乂和加速度叽
解：
1）速度分析：
以F为重合点.有
Vf4=Vf5=Vf]+VF5f1
以U1作速度多边形图如图（b）得，滋伍）点，再利用速度影像求得b及d点
继续作速度图，矢量pc就代表了Vc
af4=a"F4+a；4=afi+a*F5F1+a「fsfi
（c）,得g）点,再利用加速度影像求得b、及＜T点
根据ac=aB+ancB+a，cB=aD+ancD+aICD
继续作图，则矢量P'c'就代表了ac・则求得vc=Uvpc=0.69m/s
ac=Mapc=3m/s2
26图示为一实验用小电炉的炉门装置,关闭时为位置E],开启时为位置E2。
试设计一个四杆机构来操作炉门的启闭（各有关尺寸见图）。
（开启吋，炉门应向外开启，炉门与炉体不得发生干涉。
而关闭时，炉门应冇一个自动压向炉体的趋势（图中S为炉门质心位置）。
B、C为两活动较链所在位置。
解⑴作出B2C2的位置；用作图法求出A及D的位置，并作出机构在E2位置的运动简图,见下图，并从图中量得
1ab=卩i・AB=95mm
1ad=»i.AD=335mm
1cd=U|.CD=290mm
（2）用柞图法在炉门上求得B及C点位置，并作出机构在位置的运动图（保留作图线）。
作图时将位咼E1转至位置E2,见图并量得
1ab=卩i,AB=92.5mm
1bc=口iBC=127.5mm
1cd=U|.CD=262.5mn
29图示为一已知的曲柄摇杆机构，现耍求用一连杆将摇杆CD和滑块F联接起来，使摇杆的三个己知位置CQ、C,D、C旧和滑块的三个位置仟、厲、佗相对应（图示尺寸系按比例绘出）。
试确定此连杆的长度及其与摇杆CD饺接点的位置。
解由题意知，木题实际是为按两连架汗（摇杆打滑块）的预定对应位置设计四打机构的同题。
具体作图过程如下图所示。
连杆的长度为1ef=»iE2F2=130mm。
30如图所示，现欲设计一饺链四杆机构，设已知摇杆CD的长lCD=75mm行程速比系数K=1.5,机架AD的长度为口严100皿“，摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为肖=45。
，试求曲柄的长度lAB和连杆的长度lBC（有两组解）。
*一115-1
解:
先计算0=180°-—=180°——=36°
k+\1.5+1
再以相应比例尺孔作图可得两个解：
（1）1ab=p1.（AC2・ACJ/2=49.5mm,1bc=»i・（AC?
+AC]）/2=119.5mm
（2）1Ab=Ui.（ACrAC2）/2=22mm,1bc=Ui-（AC2+AC1）/2=48mm
36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8严35。
，©=50。
勺=80。
02=75。
，a、=125°,仍=105。
。
试以解析法设计此四杆机构。
cos35=Pocos50+p}cos（50-35）+p2得cos125=Pqcos105°+pxcos（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）如图所示，求各杆的相对长度，得n=c/a=po=1.5815,l=-n/p=1.2515
m=J/2+h2+1-2//?
2=1.5831
（3）求各杆的长度：
得480.00
a=d/l=80/1.2515=63.923mm
b=ma=1.5831x63.923=101.197mm
c=na=l.5851x63.923=101.094nun
第4章
6在题4-1图中凸轮为半径为R的圆盘，凸轮为主动件。
（1）写出机构的压力角a与凸轮转角之间的关系；
（2）讨论如果a>[a],应采用什么改进设计的措施？
解：
（1）、当凸轮转动任意角5时，其压力角oc如图所示。
由图中几何关系有
所以机构的压力角a与凸轮转角5Z间的关系为
•,e-ecos3xa=arcsin（）
/?
+rz
（2）、如果oc>[a],则应减小偏距e,增大圆盘半径斤和滚子半径加
9-6在图示机构中，哪个是止偏置?
哪个是负偏置?
根据式（9・24）说明偏置方向对凸伦机构压力角有何影响？
题9-6图
答由凸伦的凹转中心作推杆轴线的垂线•得垂足点，若凸轮在垂足点的
速度沿推杆的推程方向•刚凸轮机构为正偏置.反之为负偏置。
由此可知.在图示机沟中，两个均为正偏置。
由
ds!
dS^e
tancr二
-0?
）+S
可知.在其他条件不变的情况下。
若为正偏置（e前取减号）.由于推程时（ds/d§）为正.式中分子ds/d6-e而回程时，由于ds/d6为负,式中分子为|（ds/d5）-e|=|（ds/dS）|4-|e|>ds/dSo故压力角增大。
负偏置时刚相反，即.正偏置会使推程压力角减小，回程压力角增人；负偏置会使推程压力角增人，回程压力角减小。
9-7试标出题9-6a图在图示位置吋凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过90。
后推杆的位移；并标岀题9-6b图推杆从图示位置升高位移s时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。
解如图（a）所示，用肓线连接圆盘凸伦圆心A和滚了屮心B,则直线AB与推杆导路之间所夹的锐角为图示位査时凸轮机构的压力角。
以A为圆心，AB为半径作圆，得凸轮的理论丿郭线圆。
连接A少凸轮的转动中心O并延长，交于凸轮的理论廓线于C点。
以O为圆心.以OC为半径作闘得凸轮的棊闘。
以O为闘心，以O点到推杆导路的距离OD为半径作闘得推杆的偏距圆；。
延长推杆导路线交基圆于G■点，以直线连接OG。
过O点作OG的垂线，交基圆于E点。
过E点在偏距圆的下侧作切线.切点为H点.交理论廓线于F点，则线段EF的长即为凸轮从图示位置转过90后推杆的位移So
方法同前，在图（b）中分別作出凸轮的理论廓线、基圆、推杆的偏距圆。
延长推杆导路线交基圆于G点，以直线连接0G。
以0为圆心，以滚子中心升高s后滚子的转动中心K到0点的距离0K为半径作圆弧，交理论廓线于F点。
过F点作偏距圆的切线，交基圆于E点,切点为H。
则ZG0E为推杆从图示位置升高位移s时■凸轮的转角,ZAFH为此时凸轮机构的压力角。
9—8在图示凸轮机构屮，圆弧底摆动推杆与□轮在B点接触。
当凸轮从图示位置逆时针转过90。
时，试用图解法标出：
1）推杆在凸轮上的接触点；
2）摆杆位移角的大小;
3）凸轮机构的压力角。
解如图所示，以0为圆心，以0点到推杆转动中心A的距离A0为半径作圆，得推杆转动中心反转位置圆。
过0点忤0A的垂线，交推杆转动中心反转位置圆于D点。
以0'为圆心.以0'点到推杆圆弧圆心C的距离C0'为半径作圆.得凸轮的理论廓线。
以0为圆心，作圆内切于凸轮的理论廓线圆，得凸轮的基圆。
以D为圆心，以AC为半径作圆弧，交凸轮的理论廓线于E点，交凸轮的圆于G点。
用直线连接E0',交凸轮的实际廓线于F点，此即为推杆在凸轮上的接触点；而ZGDE即为摆杆的位移角；过E点并垂直于DE的总线与直线EF间所夹的锐角即为此吋凸轮机构的压力角。
25.补全题30图不完整的从动件位移、速度和加速度线图，并判断哪些位置有刚性冲击,
题30图
哪些位置有柔性冲击。
解：
补全后的从动件位移、速度和加速度线图如上右图所示。
在运动的开始时点（），以及龙/3、4龙/3、5兀/3处加速度有限突变，所以在这些位置有柔性冲击；在2龙/3和龙处速度有限突变，加速度无限突变，在理论上将会产生无穷大的惯性力，所以在这些位置有刚性冲击。
26.在题31图中所示的摆动滚了从动件盘形凸轮机构中，己知摆杆AB在起始位置时垂直于OB,lOB=40mm,lAB=80/nm,滚了半径匚=10加加，凸轮以等角速度
co逆时针转动。
从动件的运动规律是：
凸伦转过180°,从动件以正弦加速度运动规律
向上摆动30°；凸轮再转过150°吋，从动件以等加速等减速运动运动规律返冋原来位
6
置；凸伦转过其余3（r时，从动件停歇不动。
试写出凸伦理论廓线和实际廓线的方程式。
解：
摆杆的最大摆角为30。
，推程为180%回程为150°,远休止角为0。
，近休止角
为30。
，确定从动件的运动规律为》1・
sin（—）
1802龙2J。
=30一乍詈（5—180）20=乍誥[150一0一180）]20=0
建立直角坐标系，将坐标原点选在点O,x轴沿OA方向，如上右图所示。
ini轮的革圆半径乙=1（）b=40/nm；
l0A=Jab，+.J=7802+402=89.44/?
7/?
?
:
由上图小的儿何关系可以写出
OB、
l（）A-，ABCOS@）+（P）
-Iabsin（0°+0）
OB2=[R_^
所以凸轮理论轮廓线的方程式为
cos»
sin5
loA~lABCOS（0o+0）「
-sin3
cos»
Tabsin（0o+/）
由于滚子半径©=1Qmm,所以凸轮实际轮廓线的方程式为
dxidS
f
^dyjdSy+（dxid§y
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