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 。

（1）用作图法确定曲柄长度l AB 和连杆长度l BC ；（2）若滑块从点C 1至C 2为工作行程方向，试确定曲柄的合理转向； （3）用作图法确定滑块工作行程和空回行程时的最大压力角。

11、试用图解法设计图示曲柄摇杆机构ABCD 。

已知摇杆40=DC l mm,摆角o 45 =ϕ，行程速度变化系 数K =1.2，机架长度a b l AD -=（a 为曲柄长，b 为连杆长）。

14、试设计一铰链四杆机构。

已知行程速度变化系数K =1，机架长 100=AD l mm ，曲柄长 20=AB l mm ，且当曲柄与连杆共线，摇杆处于最远的极限位置时，曲柄与机架的夹角为30 ，确定摇杆及连杆的长度。

建议比例尺为μl =0002. m/mm15、有一铰链四杆机构。

已知：摇杆的长度为430 mm ，最大摆角为90，在两个极限位置时与机架上的两固定铰链中心连线所成夹角为60 和30（如图所示），行程速度变化系数为1.25。

求：曲柄、连杆及机架长度。

16、设计一曲柄摇杆机构。

已知：582=AC mm ，241=AC mm ，75=CD mm ，K =1.5。

求曲柄长AB 、连杆长BC 、机架长AD 及摇杆最大摆角ψ。

17、设计一曲柄滑块机构。

已知机构处于两极限位置时，其682=AC mm ， 251=AC mm ，K =1.5。

求曲柄长AB 、连杆长BC 、偏心距e 和滑块的导程H 。

19、碎矿机用曲柄摇杆机构如图所示。

已知摇杆CD 长为500 mm ，摆角ϕ=45，其中左极限位置为垂直，铰链A ，D 同在水平线上，行程速度变化系数K=1.4。

试用图解法确定机架AD 、曲柄AB 及连杆BC 的长度。

（保留作图线，并将设计结果写在下面）{参考答案}一、填空题二、选择题三、简答及作图题四、计算及分析题1、（本题共10分）解：（1）当存在曲柄时，b 为最短杆c b ad +≤+, 50353065015+≤+=<<b b , mm （3分） （2）当不存在曲柄时： 1）b 为最短杆，b >15 mm （1分） 2）b 为最长杆，b d a c +>+， b +>+=30355085，b >55mm ，又，115mm >b55 mm <<b 115 mm （2分）3）b 为中间长度杆， c d a b +>+, 503035+>+bb <45 mm （2分） 所以4515<<b mm mm ，55 mm <<b 115 mm （1分） 综合以上两种情况，450<<b mm ，55 mm <<b 115 mm 时，此机构为双摇杆机构。

（3）有可能成为双曲柄机构。

（1分）{考核知识点: 整转副存在的条件}2、（本题共10分）解：每题2分，压力角和传动角各1分，（1）和（3）机构正处死点位置，（2分）。

{考核知识点: 压力角、传动角、死点}3、(本题共10分)解：（1）1）当BC l 为最长杆时（即40≥BC l mm ），要使机构成为曲柄摇杆机构还应满足下列条件：403020+≤+BC l ，故5040≤≤BC l 。

（2分）2）当BC l 不为最长杆时（即40<BC l mm ），要使 此机构成为曲柄摇杆机构还应满足下列条件：BC l +≤+304020，故4030<≤BC l 。

（2分）所以：5030≤≤BC l （1分） （2） 最小传动角出现的两个可能位置，每个2分，最小传动角1分。

（5分）{考核知识点: 整转副存在的条件、最小传动角的位置}4、（本题共10分）解：（1）118.1170190)180()180(,10==-+==θθθ K 。

（2分）（2）γmin =57 。

（3分） （3）向左大。

（2分） （4）会出现，因为在连杆与曲柄共线时传动角γ=0 。

（3分）{考核知识点: 行程速度变化系数、最小传动角的位置、死点}5、（本题共10分）解：（1）80max min =+=+BC AB l l l l mm ，其它二杆之和90=+CD AD l l mm即 <+max min l l 其它二杆之和，且连架杆AB l 为min l 。

该机构为曲柄摇杆机构。

有曲柄，即AB 杆为曲柄。

（3分）（2）该机构为曲柄摇杆机构，故有摇杆。

摇杆摆角范围ϕ=90 。

（2分）（3）有急回性，且θ=30，故4.1)30180()30180()180()180(=-+=-+= θθK 。

（3分）（4）αmax 或γmin 发生曲柄与机架两次共线的位置，作其二位置AB 'C 'D 和AB "C "D ，由图得αmax 或γmin 发生在AB "C "D 位置处。

故量得： αmax =60 γmin =30（2分）{考核知识点: 整转副存在的条件、行程速度变化系数、最小传动角的位置}6、（本题共10分）解：（1）150400200200+>+，不满足有曲柄条件，该机构为双摇杆机构。

(4分)（2）如图所示，α是压力角，γ为传动角。

（3分）（3）此时CD 杆是主动件，机构处于死点位置，C 点的约束反力通过B 点和A 点，因此机构不能自动打开。

（3分）{考核知识点: 整转副存在的条件、压力角和传动角、最小传动角的位置}7、（本题共10分）解：（1）取比例尺mmmm1=l μ，先将已知条件画出。

（2分） （2）测得：261=-=AB BC l l AC mm ，642=+=AB BC l l AC mm两式联立求得：19=AB l mm ，45=BC l mm （3分） （3）测得： 15 21AC C ∠=θ所以，18.11518015180180180=-+=-+=θθK （3分） （4）测得：γmin =42 （2 分〕{考核知识点: 平面四杆机构的设计、行程速度变化系数、最小传动角的位置}8、（本题共10分）解：（1）先将已知条件画出， 60309012=-=∠DC C ，15021==CD l C C mm （2分）（2）K=1，θ=0，A 必在 C 1C 2 的连线上。

（3分） （2）30015022=⨯==+CD a b mm ，150==-CD a b mm （3分） 解得，曲柄 75=a mm ，连杆225=b mm （2分）{考核知识点: 平面四杆机构的设计}9、（本题共10分）解：（1）画出摇杆两位置 （2分）（2） 30)14.1()14.1(180)1()1(180=+-⨯=+-=K K θ （2分） （3） 画出C 1，C 2所在圆。

（2分）（4）找出A 点，连接AC 1，AC 2，a b l AC +=2=520mm ，a b l AC -=1=280mm （2分）1202)(12=-=AC AC l l a mm ，4002=-=a l b AC mm （2分）{考核知识点: 平面四杆机构的设计}10、（本题共10分）解：（1〕 36)1/()1(180=+-=K K θ （2分）（2）作21C C l 及e ，作θ-=∠=∠ 901221O C C O C C ，得C 1O 和C 2O 的交点O ，以O 为圆心和OC 1为半径作圆周L ，该圆与导路相距为l 的平行线q 相交于A 点，此点即是曲柄回转中心。

（2分） 从图上量得，1182=AC l mm ，301=AC l mm ，从而可求得442)(12=-=AC AC AB l l l mm ，742)(21=+=AC AC BC l l l mm （2分）（3）根据滑块的工作行程需获得较佳的受力条件和工作较平稳的要求，选定曲柄的回转方向为逆时针。

（2分）（4）工作行程和空回行程的最大压力角分别为'αmax 和''αmax 。

（2分）{考核知识点: 平面四杆机构的设计，最小传动角的确定}11、（本题共10分）解：（1）极位夹角o o 3.16)1()1(180 =+-=K K θ （2分）（2）作o o 7.73901221=-=∠=∠θO C C O C C ，C 1O 与C 2O 相交于O 点； （2分） （3）以O 为圆心，以OC 1为半径画L 圆； （2分） （4）作DC 1的垂直平分线交L 圆于A 点，则A 即为曲柄的回转中心； （2分）（5）连AC 2和AC 1，因AC 2=b+a ，AC 1=b -a ，故以（AC 2-AC 1）/2 为半径， 以A 为圆心 画 圆 交 AC 2和 AC 1 于 B 2 点，交 AC 1 的 延 长 线 于 B 1 点 。