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第7章 平面连杆机构及其设计

一、学习要求

1.了解连杆机构的传动特点及其主要优缺点。

2.了解平面四杆机构的基本型式、演化型式及平面四杆机构的一些应用实例。

3.对四杆机构一些基本知识(如四杆机构有曲柄的条件,行程速比系数及急回运动、传动角及死点,以及运动连续性等)应有明确的认识。

4.能按连杆的三个位置,两连架杆的三个对应位置及行程速比系数等条件设计平面四杆机构。

5.了解实现预定连杆曲线的平面四杆机构的设计方法。

二、本章重点及难点

本章的重点是平面四杆机构的基本型式及其演化,有关四杆机构的一些基本知识,以及平面四杆机构的一些基本设计方法。本章的难点是按两连架杆多对对应位置设计四杆机构。

三、思考题

1.平面四杆机构的基本型式是什么?它有哪些演化型式?

2.何谓曲柄?四杆机构具有曲柄的条件是什么?曲柄是否就是最短杆?

3.何谓行程速比系数?何谓急回特性?何谓极位夹角?三者之间的关系如何?

4.何谓连杆机构的压力角和传动角?研究传动角有何意义?在连杆机构设计中对传动角有何限制?在曲柄摇杆机构中,最小传动角出现在什么位置?

5.在曲柄摇杆机构中,死点和极位实际上是同一个位置,那么为什么有时叫它死点,有时又叫它极位,它们的区别在什么地方?

6.死点与自锁有什么区别?说明死点的危害及其克服方法,以及死点在机械工程中的应用情况。

四、练习题

71试画出图71所示两种机构的机构运动图,并说明它们各为何种机构,在图(a)中偏心盘1绕固定轴O转动,迫使滑块2在圆盘3中滑动又相对于机架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)。

72如图72所示,设四杆机构各构件的长度a=240mm,b=600cm,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,则杆为曲柄,此时该机构为机构;

(2)要使此机构成为双曲柄机构,则应取杆为机架;

(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。

73如图73所示为一已知的曲柄摇杆机构,现要求用一连杆将摇杆CD和滑块连接起来,使摇杆的三个已知位置C1D,C2D,C3D和滑块的三个位置F1,F2,F3相对应(图示尺寸系按比例尺绘出),试以作图法确定此连杆的长度及其与摇杆CD铰接点的位置。(作图求解时,应保留全部作图线)

74设已知摇杆长c,摇杆摆角φ,行程速比系数K及曲柄长度a,试设计此曲柄摇杆机构。

75如图75所示,设已知一曲柄摇杆机构的行程速比系数K=1.5,摇杆与机架的长度分别为:lCD=75mm,lAD=100mm,且摇杆的一个极位与机架的夹角为φ=45°,试设计确定该机构的曲柄及连杆的长度。

76如图76所示为一由两个四杆机构串联而成的六杆机构的示意图,前一级四杆机构为曲柄摇杆机构,后一级为摇杆滑块机构。已知lCD=90mm,lAD=81mm,F1,F2为滑块的两个极位,s1=117mm,滑块行程s=82mm,摇杆摆角φ=60°,行程速比系数K=1.5。试设计此六杆机构,并求出滑块的最小传动角γmin。

77如图77所示,在一铰链四杆机构中,已知lBC=500mm,lCD=350mm,lAD=300mm,且AD为机架。

试分析:

(1)若此机构为曲柄摇杆机构,lAB的最大值;

(2)若此机构为双曲柄机构,lAB的最小值;

(3)若此机构为双摇杆机构,lAB的取值范围。

78如图78所示,已知连杆两位置M1C1,M2C2(C为活动铰链点)及固定铰链点A。

要求活动铰链点B在MC线上,当以AB为原动件时,铰链C2点处压力角为60°,用作图法设计该铰链四杆机构ABCD(不写作图步骤,保留所有作图线)。

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