曲柄摇杆机构ABCD为所求
机械设计基础(第五版)课后习题答案详解
第1 章平面机构的自由度和速度分析1. 1 重点内容提要1 .1 .1 教学基本要求( 1) 掌握运动副的概念及其分类。
( 2) 掌握绘制机构运动简图的方法。
( 3) 掌握平面机构的自由度计算公式。
( 4) 掌握速度瞬心的概念, 能正确计算机构的瞬心数。
( 5) 掌握三心定理并能确定平面机构各瞬心的位置。
( 6) 能用瞬心法对简单高、低副机构进行速度分析。
1 .1 .2 构件和运动副及其分类1. 构件构件是机器中独立的运动单元体, 是组成机构的基本要素之一。
零件是机器中加工制造的单元体, 一个构件可以是一个零件, 也可以是由若干个零件刚性联接在一起的一个独立运动的整体。
构件在图形表达上是用规定的最简单的线条或几何图形来表示的, 但从运动学的角度看, 构件又可视为任意大的平面刚体。
机构中的构件可分为三类:( 1) 固定构件( 机架)。
用来支承活动构件(运动构件) 的构件, 作为研究机构运动时的参考坐标系。
( 2) 原动件( 主动件)。
又称为输入构件, 是运动规律已知的活动构件, 即作用有驱动力的构件。
( 3) 从动件。
其余随主动件的运动而运动的活动构件。
( 4) 输出构件。
输出预期运动的从动件。
其他从动件则起传递运动的作用。
2. 运动副运动副是由两构件组成的相对可动的联接部分, 是组成机构的又一基本要素。
由运动副的定义可以看出运动副的基本特征如下:( 1) 具有一定的接触表面, 并把两构件参与接触的表面称为运动副元素。
( 2) 能产生一定的相对运动。
因此, 运动副可按下述情况分类:( 1) 根据两构件的接触情况分为高副和低副, 其中通过点或线接触的运动副称为高副, 以面接触的运动副称为低副。
( 2) 按构成运动副两构件之间所能产生相对运动的形式分为转动副(又称为铰链) 、移动副、螺旋副和球面副等。
( 3) 因为运动副起着限制两构件之间某些相对运动的作用, 所以运动副可根据其所引入约束的数目分为Ⅰ级副、Ⅱ级副、Ⅲ级副、Ⅳ级副和Ⅴ级副。
曲柄摇杆机构中A、D与■相对位置的判定定理及判别最小传动角三个命题的解析证明
曲柄摇杆机构中A、D与■相对位置的判定定理及判别最小传
动角三个命题的解析证明
王良才
【期刊名称】《机械设计》
【年(卷),期】1993(10)4
【摘要】1 问题的提出曲柄摇杆机构的最小传动角γ_(min)是对机构进行动力分析和设计时必须考虑的一个重要性能指标,它的数值可用判别最小传动角的三个命题
来确定。
但是,这要取决于机构的两固定铰链中心A、D与摇杆的活动铰链中心C
的两极限位置连线(?)的相对位置关系(如图1所示),而这一位置关系通常是靠作图
来判断的,既费时又麻烦。
本文拟通过曲柄摇杆机构中各杆的长度关系导出A、D
与(?)相对位置的解析判别定理,并用解析法对判别最小传动角的三个命题加以证明。
【总页数】4页(P27-29)
【关键词】曲柄摇杆机构;最小传动角;解析
【作者】王良才
【作者单位】空军第一航空技术专科学校
【正文语种】中文
【中图分类】TH112.1
【相关文献】
1.判定曲柄摇杆机构最小传动角三个命题的补充证明 [J], 吴雅洁
2.关于判定双曲柄机构最小传动角的三个命题及证明 [J], 常勇
3.关于判定曲柄摇杆机构最小传动角三个命题的严格证明 [J], 常勇
4.判定曲柄摇杆机构最小传动角的三个命题的证明 [J],
5.曲柄摇杆机构中判别最小传动角三个命题的解析证明 [J], 王良才
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机械原理总复习题及解答第三章
第3章平面连杆机构3.1填空题3.1.1在铰链四杆机构中，当最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和时，只能获得3.1.2在摆动导杆机构中，导杆摆角为30o,则行程速比系数的值为3.1.3曲柄摇杆机构，当以为原动件时有死点位置存在3.1.4曲柄滑块机构，当偏距值为时没有急回特性3.1.5在曲柄滑块机构中，当以为原动件时有死点存在3.1.6在曲柄滑块机构中，若曲柄长20，偏距10，连杆长60，则该机构的最大压力角γ等于3.1.7 对心曲柄滑块机构曲柄长为a，连杆长为b，则最小传动角min，它出现在 位置。
3．2判断题3.2.1．偏距为零的曲柄滑块机构，当曲柄为原动件时，它的行程速比系数K=1。
( )3.2.2．在摆动导杆机构中，若取曲柄为原动件时，机构无死点位置；而取导杆为原动件时，则机构有两个死点位置.( )3.2.3．在曲柄滑块机构中，只要原动件是滑块，就必然有死点存在。
（）3.2.4．在铰链四杆机构中，凡是双曲柄机构，其杆长关系必须满足：最短杆与最长杆杆长之和大于其它两杆杆长之和。
（）3.2.5．铰链四杆机构是由平面低副组成的四杆机构。
（）3.2.6．任何平面四杆机构出现死点时，都是不利的，因此应设法避免。
（）3.2.7．平面四杆机构有无急回特性取决于极位夹角是否大于零。
（）3.2.8．在曲柄摇杆机构中，若以曲柄为原动件时，最小传动角γ可能出现mir在曲柄与机架两个共线位置之一处。
( )3.2.9．在偏置曲柄滑块机构中，若以曲柄为原动件时，最小传动角γmin可能出现在曲柄与机架（即滑块的导路）相平行的位置。
（）3.2.10．摆动导杆机构不存在急回特性。
（）3.2.11．增大构件的惯性，是机构通过死点位置的唯一办法。
（）3.2.12．平面连杆机构中，从动件同连杆两次共线的位置，出现最小传动角。
（）3.2.13．双摇杆机构不会出现死点位置。
（）3.2.14．凡曲柄摇杆机构，极位夹角θ必不等于0，故它总具有急回特征。
机械设计题库
项目一机械设计与应用概论一、填空题1、在完整的机构中由三类构件组成,分别为、和机架。
2、机械装置中是运动的单元体，是制造的单元体。
3、机械零件由于某种原因丧失正常工作能力称之为。
4、机器和机构总称为 .二、选择题1、下列对机器组成的描述中,错误的描述是。
A．机械是机器和机构的总称 B．机器是由一个或多个机构组成的C．机构是具有确定相对运动的构件组合体D．构件可以是一个单独的零件，也可以是几个零件可动联接后形成的组合体。
2、机器与机构的主要区别是。
A．机器的运动较复杂 B．机器的结构较复杂C．机器能完成有用的机械功或转换机械能 D．机器能变换运动形式3、机械设计基础主要研究的工作原理、特点和设计方法。
A．各种机器和各种机构 B．常用机构和通用零件C．专用机构和专用零件 D．标准零件和标准部件三、简答题1、分别指出自行车、缝纫机、汽车、牛头刨床的原动部分、传动部分、执行部分和控制部分。
2、设计机器应满足的哪些基本要求？3、机械零件设计的一搬步骤是什么？项目二发动机典型机构的认知与分析任务一平面机构的表达和机构具有确定相对运功的判断一、填空题1。
构件的自由度是指。
2。
两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为副，它产生个约束，而保留个自由度。
3.机构中的运动副是指。
4。
机构具有确定的相对运动条件是原动件数机构的自由度。
5。
在平面机构中若引入一个高副将引入______个约束,而引入一个低副将引入_____个约束,构件数、约束数与机构自由度的关系是.6。
在平面机构中，具有两个约束的运动副是副，具有一个约束的运动副是副。
7。
机构中的复合铰链是指；局部自由度是指；虚约束是指。
二、选择题1。
有两个平面机构的自由度都等于1，现用一个带有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构，则其自由度等于.(A）0; (B）1; (C）22.原动件的自由度应为.（A) 1；（B）+1；(C) 03。
在机构中原动件数目机构自由度时，该机构具有确定的运动。
考研机械原理-8_真题-无答案
考研机械原理-8(总分100,考试时间90分钟)一、单项选择题1. 铰链四杆机构的压力角是指在不计摩擦情况下连杆作用于______上的力与该力作用点速度间所夹的锐角。
A. 主动件B. 从动件C. 机架D. 连架杆2. 平面四杆机构中，是否存在死点，取决于______是否与连杆共线。
A. 主动件B. 从动件C. 机架D. 摇杆3. 一个K大于1的铰链四杆机构与K=1的对心曲柄滑块机构串联组合，该串联组合而成的机构的行程变化系数K______。
A. 大于1B. 小于1C. 等于1D. 等于24. 在设计铰链四杆机构时，应使最小传动角)，γmin______。
A. 尽可能小一些B. 尽可能大一些C. 为0°D. 为45°二、填空题1. 曲柄滑块机构中，当______与______处于两次互相垂直位置之一时，出现最小传动角。
2. 速度瞬心是两刚体上______为零的重合点。
3. 作相对运动的三个构件的三个瞬心必______。
4. 在机构运动分析图解法中，影像原理只适用于求______。
5. 在对平面连杆机构进行动态静力分析时，应从远离______的杆组开始，来求解各运动副的反力。
三、问答题1. 如下图所示偏置曲柄滑块机构。
(1)试判定该机构是否具有急回特性，并说明理由。
(2)若滑块的工作行程方向朝右，试从急回特性和压力角两个方面判定图示曲柄的转向是否正确?并说明理由。
2. 在曲柄等速转动的曲柄摇杆机构中，已知：曲柄的极位夹角θ=30°，摇杆工作时间为7s，试问：(1)摇杆空回行程所需时间为多少秒?(2)曲柄每分钟转速是多少?3. 在曲柄摇杆机构中，已知一曲柄长为50mm，连杆长为70mm，摇杆长为80mm，机架长为90mm，曲柄转速n1=60r/min。
试问：(1)摇杆工作行程需多少时间?(2)空回行程多少秒?(3)行程速比系数为多少?4. 在下图所示导杆机构中，已知lAB=40mm，试问：(1)若机构成为摆动导杆时，lAC的最小值为多少?(2)AB为原动件时，机构的传动角为多大?(3)若lAC=50mm，且此机构成为转动导杆时，lAB的最小值为多少?5. 在铰链四杆机构ABCD中，已知lAD=400mm，lAB=150mm，lBC=350mm，lCD=300mm，且杆AB为原动件，杆AD为机架，试问构件AB能否作整周回转，为什么?四、分析计算题1. 计算下图所示机构的自由度，并判定该机构是否具有确定的运动(标有箭头的构件为原动件)。
机械设计基础—曲柄摇杆
C
2-6. 设计一曲柄摇杆机构，已知摇杆长度l =100mm，摆角ψ=30°， 摇杆行程速度变化系数K=1.2。
（1）用图解法求出其余三杆的尺寸；
（2）确定机构的最小转角γmin （若γmin <35°则应重新选定铰链A的位置）。
解：
（1）由题知，摇杆行程速度变化系数K=1.2， 得极位夹角：
θ=180°K-1K+1 = 16.4° 90°-θ=72.6°则如图解析：
①任选固定铰链中心D的位置，由摇杆长度l 3和摆角ψ，做出摇杆两极限位置C 1D 和C ?D。
②连接C 1和C ?，并过C 1点做C 1C ?垂线。
③做∠C 2=90°-θ，与垂线相较于点P，有几何关系可知∠C 1PC ?=θ。
④做△C 1PC ?的外接圆，在此圆周上任意选取一点A作为曲柄的固定铰链中心；连接AC 1和AC ?,由几何关系得：∠C 1PC ?=∠C 1AC ?=θ。
⑤因极限位置处于曲柄与连杆共线，
故A C 1=l 2-l 1 AC 2=l 2+l 1，则l 1=（AC 2-AC 1）/2 =23.5mm l 2=（AC 2+AC 1）/2 =73.5mm l 3= 100mm l 4 = 96mm 则如图，ABCD即为所求机构一般位置简图。
cos∠BCD=(l ?2+l 32-l 12-l 42+2l 1l 4cos φ)/2l ?l 3 =0.649则由（2-6）′cos∠BCD < 90°γ=49.5°>35°
故最小传动角满足要求。
平面连杆结构(一)
平面连杆结构(一)(总分：100.00，做题时间：90分钟)一、{{B}}计算题{{/B}}(总题数：25，分数：100.00)1.下图图a所示的铰链四杆机构中，已知各构件的长度：L AB=25mm，L BC=55mm，L CD=40mm，L AD=50mm[比例绘制]，试：(1)判断构件1能否成为曲柄(写出判断过程)。
(2)用作图法作出构件3的最大摆角ψ。
(3)用作图法作出极位夹角θ。
(4)用作图法作出最小传动角γmin。
(5)当分别固定构件1、2、3、4为机架时，各获得什么机构(要求直接给出机构名称，不用写出判断过程)。
（分数：4.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(如下图图b所示。
[*](1)杆长和条件为L min+L max≤其余两杆长度之和由于25+55＜40+50，且构件1为连架杆，所以构件1能成为曲柄。
(2)构件3最大摆角ψ出现在曲柄连杆两次共线位置时，摇杆的最大摆角为ψ。
(3)机构的极位夹角θ为摇杆处于两极限位置时，曲柄对应所夹锐角。
(4)最小传动角γmin为机构的最小传动角，出现在曲柄与机架重叠共线的位置；(5)当分别固定构件1、2、3、4为机架时，机构的名称如下：当固定构件1时，得双曲柄机构；当固定构件2时，得曲柄摇杆机构；当固定构件3时，得双摇杆机构；当固定构件4时，得曲柄摇杆机构。
[解析] (1)分析题目，本题属于机构分析作图求解的问题。
(2)给定机构尺寸，对铰链四杆机构进行工作特性分析，机构存在两个整转副的条件，具有急回特性；分析传力性能，画出压力角和传动角。
(3)主要是应用平面四杆机构的工作特性展开分析。
)解析：2.在下图图a所示曲柄滑块机构中，已知L AB=20mm，L BC=60mm，e=10mm的，试用作图法确定：(1)滑块的行程H。
山东理工大学机械原理考试原题目——四杆机构的设计
第三章 平面连杆机构及其设计1、如图示的铰链四杆机构中，AD 为机架，AB a ==35 mm ，CD c ==50 mm ，30==d AD mm ，问BC b =在什么范围内该机构为双摇杆机构；该机构是否有可能成为双曲柄机构？2、试画出图示机构的传动角γ和压力角α，并判断哪些机构在图示位置正处于“死点”？（1） （2）（3） （4）5、在图示铰链四杆机构中，已知各构件的长度25=AB l mm ，55=BC l mm ，40=CD l mm ， 50=AD l mm 。
（1）问该机构是否有曲柄，如有，指明哪个构件是曲柄；（2）该机构是否有摇杆，如有，用作图法求出摇杆的摆角范围；（3）以AB 杆为主动件时，该机构有无急回性？用作图法求出其极位夹角θ，并计算行程速度变化系数K ； （4）以AB 杆为主动件，确定机构的αmax 和γmin 。
6、图示为开关的分合闸机构。
已知150=AB l mm ，200=BC l mm ，200=CD l mm ， 400=AD l mm 。
试回答：（1）该机构属于何种类型的机构；（2）AB 为主动件时，标出机构在虚线位置时的压力角α 和传动角γ；（3）分析机构在实线位置（合闸）时，在触头接合力Q 作用下机构会不会打开，为什么？7、试设计一曲柄摇杆机构。
设摇杆两极限位置分别为4090,15021===CD l ； ϕϕmm ，50=AD l mm 。
求AB l 、BC l 及行程速比系数K 和最小传动角γmin 。
（用图解法求解用图解法求解，简述作图步骤，并保留作图过程）8、现需设计一铰链四杆机构，已知摇杆CD 的长度l CD =150mm ，摇杆的两极限位置与机架AD 所成的角度 903021==ϕϕ，，机 构的行程速比系数K =1，试确定曲柄AB 和连杆BC 的长度。
10、设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K =1.5，滑块的行程10021=C C l mm ，导路的偏距20=e mm 。
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平面连杆机构
平面连杆机构：全部由低副组成的平面机构
平面连杆机构的优点 能够实现多种运动形式的转换，也可以实现各种预定的运动规律和 复杂的运动轨迹，容易满足生产中各种动作要求； 构件间接触面上的比压小、易润滑、磨损轻、适用于传递较大载荷 的场合； 机构中运动副的元素形状简单、易于加工制造和保证精度。 平面连杆机构的缺点
平行四边形机构:连杆与机架长度相等，两个 曲柄长度相等且转向相同的双曲柄机构。
插床六杆机构
☆平行四边行机构的运动特点：
1、两曲柄转速相等。如图 机车车轮联动机构
2、连杆始终与机架平行。如 摄影车升降机构
3、运动的不确定性。
双曲柄机构的应用一
惯性筛
摄影平台升降机构
双摇杆机构
两个连架杆均为摇杆。
双摇杆机构的应用一
问题一：刚体导引机构设计 引导一个刚体实现一系列给定位置
平面连杆机构设计方法：
图解法
实验法 解析法
图解法
已知连杆给定的 三个位置
B1
B2
C1 C2
B3 C3 D
A
四杆机构 AB1C1D 为所求.
按给定的 K 值,综合曲柄摇杆机构 1） 给定 K、、LCD ① 分析.
K-1 180° q —— K+1
飞机起落架机构
汽车前轮转向机构
双摇杆机构的应用二
鹤式起重机
曲柄滑块机构
曲柄滑块机构
一个转动副变为移动副
对心的曲柄滑块机构 偏置的曲柄滑块机构
曲柄滑块机构的应用
应用： 内燃机 压缩机 泥浆泵等
内燃机工作原理
2.偏心轮机构：改变运动副的尺寸
偏心轮机构
3.导杆机构
转动导杆机构
摆动导杆机构
高速运动时连杆惯性力难以平衡
运动链较长，传动精度低
平面连杆机构的基本形式
可以分为两类：铰链四杆机 构以及含有一个移动副的平 面四杆机构 固定不动的构件为机架；与机 架相联的构件为连架杆，联接 两连架杆且不与机架直接相联 的构件称为连杆
连架杆中，能绕机架的固定铰链作整周转动的称为曲柄； 连架杆中，仅能在一定角度范围内往复摆动的称为摇杆；
d
曲柄存在条件：
四杆长度满足最短杆长条件：
最短杆 最长杆 其余两杆长度之和
连架杆与机架之间必有一个是最短杆
不同杆作机架时四杆机构类型的方法
b B C d c D
a、b、c、d
A
a
Y
ad bc
N
双摇杆机构
以最短杆相邻杆为机架（b、c） 以与最短杆相对的杆为机架（d）
曲柄摇杆机构 双摇杆机构
导杆机构的应用
压力机
牛头刨床主机构
4.摇块机构
摇块机构应用
液压筒
柱塞式油泵
5.定块机构
定块机构的应用
水井取水器ຫໍສະໝຸດ 双滑块机构正切机构
椭圆规
二、平面连杆机构的基本特性
具有曲柄的条件 急回特性 压力角与传动角 死点
具有曲柄的条件
C 各杆长a,b,c,d. b B a A c D
B 2
C g=0 3 D 4
工件 g B=0
1 A
Q
飞机起落架
F
利用死点
飞机起落架和快速加紧装置
思考题
曲柄摇杆机构是否一定具有急回特性？ 是否肯定有死点位置？
1.曲柄为原动件，当机构有极位夹角时，就 有急回特性； θ=0、K=1时，无急回特性。
2.存在死点位置的标志是：连杆与从动件共线。
摇杆为原动件，有2个死点位置； 曲柄为原动件，没有死点位置。 （因连杆与从动杆不会共线）
F
F
2 1 1 4
3 3
1
会出现另一种运动的可能
1
即将出现转折点!!
解决方法：
1.靠本身质量或附加 质量的惯性；
可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加 质量的惯性；
可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄
利用死点
C D D A A C B
第三章 平面连杆机构
主要内容
平面连杆机构的类型与应用
平面连杆机构的基本特性
平面连杆机构的设计方法
学习重点
1、掌握四杆机构的基本型式及特点 ； 2、了解平面四杆机构的演化方法； 3、熟练掌握四杆机构曲柄存在的条件并 能灵活应用； 4、理解四杆机构的行程速比系数K、 急回特性、极位夹角、传动角、压力 角、死点位置等概念
A
d
D
C
B
A
d
D
C
B
q
A
d
D
V1
C1
C2
1
A
B
q
d
B2
D 从动摇杆在两极限位置之间往 复摆动的角度——摆角
B1
2
摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄 所夹的锐角——极位夹角q
行程速比系数
t1 1 180 q K t 2 2 180 q
压力角
曲柄为主动件，曲柄 的力通过连杆驱动摇 杆转动，摇杆的受力F 方向和运动V方向所夹 的锐角叫作压力角， 用α表示。（在不计摩 擦力、惯性力和重力 的条件下） 压力角的余角叫做传 动角，用γ表示
三、平面连杆机构的设计方法
连杆机构设计的基本问题 设计的内容:
机构选型－根据给定的运动要求选择机构的类型； 尺度综合－确定各构件的尺度参数(长度尺寸)。 同时要满足其他辅助条件： a)结构条件（如要求有曲柄、杆长比恰当、运动副结构合理等）; b)动力条件（如γmin）; c)运动连续性条件等。
三、平面连杆机构的设计方法
压力角越小，传动角越大， 机构传力性能越好
压力角
g
a d
V F
d
a g
gd
g 1800 d
g
g
如何确定铰链四杆机构的最小传动角？
min
g
a
F
v
g min 的位置：
令连杆与摇杆的夹角为β，如图：
a
max
v
g
结论：g min出现在曲柄与机架两次共线位置之一。
死点
传动角为零，压力角为90度的点
一、平面连杆机构的类型与应用
曲柄摇杆机构
平 面 连 杆 机 构
双曲柄机构
双摇杆机构
曲柄摇杆机构
两连架杆一个是曲柄 （1整周转）；一个 是摇杆（2部分转动）
曲柄摇杆机构的应用一
雷达调整机构
电影放映机驱片机构
曲柄摇杆机构的应用二
双曲柄机构
1、3两个连架杆均为曲柄。
双曲柄机构的运动不确定问题
☆ 主动曲 柄等速转动，从动曲柄一 般为变速转动。
以最短杆为机架（a）
双曲柄机构
急回特性
急回特性：表示回程所用时间小于工作行程所用时间
急回特性
行程速比系数 K
极位夹角 q（锐角）
C B
A
d
D
C
B A
d
D
C
B
A
d
D
C
B
A
d
D
C
B
A
d
D
C
B
A
d
D
C
B
A
d
D
C
B
A
d
D
C
B
A
d
D
C
B
A
d
D
C
B
A
d
D
C
B
A
d
D
C
B
a
b c