第5章--习题及答案全

习题
5-7 试从图示二液压泵机构的运动来分析它们属于何种机构？
答：
5-8在图示的冲床刀架装置中，当偏心轮1绕固定中心A转动时，构件2绕活动中心C摆动，同时推动后者带着刀架3上下移动。

点B为偏心轮的几何中心。

问该装置是何种机构？它是如何演化出来的？
答：
5-9在图示铰链四杆机构中，已知：l BC=50mm，l CD=35mm，l AD=30mm，AD为机架，并且：1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求l AB的最大值；
2）若此机构为双曲柄机构，求l AB的最小值；
3）若此机构为双摇杆机构，求l AB的数值。

C
B
5-10图中的四杆闭运动链中，已知mm a 150=，mm b 500=，mm c 300=，mm d 400=。

欲设计一个铰链四杆机构，机构的输入运动为单向连续转动，确定在下列情况下，应取哪一个构件为机架？①输出运动为往复摆动；②输出运动也为单向连续转动。

解：① 当输出运动为往复摆动时，机构应为曲柄摇杆机构，此时应取四杆中最短杆的相邻杆，即b 或d 作为机架。

② 当输出运动也为单向连续转动时，机构应为双曲柄机构，此时应取四杆中的最短杆，即a 作为机架。

5-11 在图a 、b 中，
（1） 说明如何从一个曲柄摇杆机构演化为图a 的曲柄滑块机构、再演化为图b 的摆
动导杆机构；
（2） 确定构件AB 为曲柄的条件；
（3） 当图a 为偏置曲柄滑块机构，而图b 为摆动导杆机构时，画出构件3的极限位
置，并标出极位夹角θ。

a）b）
解：（1）当曲柄摇杆机构的摇杆为无穷长时，则原来摇杆与机架之间的转动副就变为移动副，原机构就演化为了图a的曲柄滑块机构。

如果取原来的连杆作为机架，则曲柄滑块机构就演化为了图b的摆动导杆机构。

（2）对于图（a），构件AB为曲柄的条件是b
e
a≤
+；对于图（b），只要导杆BC足够长，满足装配要求，则构件AB始终为曲柄。

（3）对于图（a），构件3的极限位置在曲柄１和连杆２的两次共线处，其极限位置
1
3、2
3和极位夹角θ如图（a）所示；对于图（b），构件3的极限位置在曲柄１与滑块２形成的
转动副Ｂ的轨迹圆与导杆３的切线处，其极限位置
1
3、
2
3和极位夹角θ如图（b）所示。

)
(
b
B
5-12 如图为开槽机上用的急回机构。

原动件BC 匀速转动，已知mm a 80=，mm b 200=，
mm l AD 100=，mm l DF 400=。

（1） 确定滑块F 的上、下极限位置； （2） 确定机构的极位夹角；
（3） 欲使极位夹角增大，杆长BC 应当如何调整？
解：（1）滑块Ｆ的上、下极限位置如图中F 2、F 1的位置。

mm l l l DF AD AF 5004001002=+=+= mm l l l AD DF AF 3001004001=-=+=
（2） 由图中几何关系，得
︒===42.66200
80
arccos
arccos
BC
l a α 极位夹角︒=-︒=16.472180αθ。

（3）欲使极位夹角增大，应使α角减小，所以杆长BC 就当减小。

5-13 在如图所示的机构中，以构件1为主动件机构是否会出现死点位置？以构件3为主动件，机构是否会出现死点位置？画出机构的死点位置，并标明机构的主动件是哪一个构件。

解：在图示机构中，当以构件1为主动件时，机构不会出现死点位置；当以构件3为主动件时，机构会出现死点位置，其死点位置分别如下图示。

5-14求题图5-13中机构的最小传动角和最大压力角。

5-15 标出图中各机构压力角 的大小。

2
B )
(
a B
解：上图中，各机构的压力角分别如下：
5-16设计一铰链四杆机构。

已知：机构的行程速比系数K=1.4，连杆长l BC =70mm ，曲柄l AB =28mm ，当摇杆处在左极限位置时，对应曲柄的AB 1位置与机架夹角为45︒，曲柄逆时针转动。

机构位置如图所示。

试用图解法确定摇杆l CD =？机架l AD =？（图中比例
l μ=0.001m/mm ）
解：
b ）
c ）
B 1
2
B o
o o 304
.24.01801K 1K 180=⋅=+-=θ 根据题意图解如图3.11其中AB 1C 1D 和AB 2C 2D 机构的1和2l AD l
1CD AD l D C l μμ⋅=⋅=
5-17 已知两连架杆的三组对应位置为：160o ϕ=，130o ψ=；290o ϕ=，250o
ψ=；
3120o ϕ=，380o ψ=，若取机架AD 长度mm l AD 100=，试求此铰链四杆机构各杆长度。

A
D
1
ϕ2
ϕ3ϕ1
ψ2ψ3ψ
题图5-17
答：
5-18 设计一个铰链四杆机构，如图所示。

已知摇杆CD 的长度75mm CD l =，机架AD 的长度mm l AD 100=，摇杆的一个极限位置与机架之间的夹角0
45φ=, 构件AB 单向匀速转动。

试按下列情况确定构件AB 和BC 的杆长BC AB l l ,，以及摇杆的摆角ψ。

1）行程速比系数K=1； 2）行程速比系数K=1.5。

解：（1）、当行程速比系数K=1时，机构的极位夹角为
︒=+-︒
=01
1
180K K θ 即机构没有急回特性，固定铰链点Ａ应在活动铰链点Ｃ的两个极限位置C 1、C 2的连线上，从而可确定活动铰链点Ｃ的另一个极限位置。

选定比例尺，作图，如下图（a ）所示。

直接由图中量取84.701=AC ，76.612=AC ，所以构件AB 的长为
mm AC AC l AB 54.42
76
.6184.70221=-=-=
构件BC 的长为
mm AC AC l BC 3.662
76
.6184.70221=+=+=
摇杆的摆角︒=7ψ
（2）、当行程速比系数K=1.5时，机构的极位夹角为
︒=+-︒=+-︒
=361
5.11
5.118011180K K θ 即机构具有急回特性，过固定铰链点Ａ作一条与已知直线1AC 成︒36的直线再与活动铰链点Ｃ的轨迹圆相交，交点就是活动铰链点Ｃ的另一个极限位置。

选定比例尺，作图，如
下图（b ）所示。

由图（b ）可知，有两个交点，即有两组解。

直接由图中量取84.701=AC ，
75.252=AC ，88.1692='
AC 。

故有解一：
构件AB 的长为mm AC AC l AB 55.22275
.2584.70221=-=-=
构件BC 的长为mm AC AC l BC 3.482
75
.2584.70221=+=+=
摇杆的摆角︒=41ψ 解二：
构件AB 的长为mm AC AC l AB
52.492
84.7088.169212=-=-'
=
构件BC 的长为mm AC AC l BC
36.1202
84.7088.169212=+=+'
=
摇杆的摆角︒='107ψ
5-19 设计一曲柄摇杆机构，已知其摇杆CD 的长度290mm CD l =，摇杆两极限位置间的夹角32o
ψ=，行程速比系数K =1.25，若曲柄的长度75mm AB l =，求连杆的长度BC l 和机架的长度AD l 。

并校验最小传动角min γ是否在允许范围内。

5-20 已知图示颚式破碎机的行程速比系数K =1.2，颚板长度350mm CD l =，其摆角35o ψ=，曲柄长度80mm AB l =，试确定该机构的连杆BC 和机架AD 的长度，并验算其最小传动角min γ是否在允许范围之内。

A
D B
C
题图5-20
5-21设计一个偏心曲柄滑块机构。

已知滑块两极限位置之间的距离21C C =50㎜，导路的偏距e=20㎜，机构的行程速比系数K=1.5。

试确定曲柄和连杆的长度BC AB l l ,。

题图5-21
解：行程速比系数K=1.5，则机构的极位夹角为 ︒=+-︒=+-︒=361
5.115.118011180K K θ 选定作图比例，先画出滑块的两个极限位置C 1和C 2，再分别过点C 1、C 2作与直线成︒=-︒5490θ的射线，两射线将于点Ｏ。

以点Ｏ为圆心，OC 2为半径作圆，最后再作一条与直线C 1 C 2相距为mm e 20=的直线，该直线与先前所作的圆的交点就是固定铰链点Ａ。

作图过程如图所示。

直接由图中量取mm AC 251=，mm AC 682=，所以
曲柄AB 的长度为mm AC AC l AB 5.212
2568212=-=-= C C
连杆BC 的长度为mm AC AC l BC 5.4622568221=+=+=。