第五章常用机构 5-1答：铰链四杆机构和曲柄滑块机构根据机构形式和所选原动件的不同，能够实现 不同运动形式的转变。 铰链四杆机构有曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种基本形式。根据所选原动 件的不同，能实现回转运动和往复摆动之间的相互转换：可将原动曲柄的等速转动转换为从 动曲柄的等速或变速转动：可实现两摆角不同的运动。 曲柄滑块机构，可实现连续转动和往复直线移动运动的相互转换。 5-2答：曲柄滑块机构可看成是摇杆杆长为无穷大，转动中心在无穷远的曲柄摇杆机 构演化而来。 5-3解： a).·110+40=15070+60=130,不满足杆长条件 该四杆机构是双摇杆机构 d).·120+40=16055mm时，机构为双摇杆机构。 5-5答：当曲柄摇杆机构有极位夹角0时，机构就有急回特性。当取摇杆为主动件时， 当曲柄和连杆两次共线时为机构的死点位置。牛头刨床刨削工作时就利用了曲柄摇杆机构的 急回特性，将慢速行程作为工作行程，而将快速行程作为回程以缩短非生产时间，提高生产 率。夹紧装置的工作位置和飞机起落架放下的位置则利用了机构的死点位置实现工作要求。 5-6答：缝纫机脚踏驱动机构为曲柄摇杆机构，当脚踏板和连杆两次共线的位置是机 构的死点位置，不会出现运动不确定现象。 5-7答：连杆只在两瑞铰链处受力的作用，为二力杆，力的作用线沿着两铰链的连线 方向。当机构处于死点位置时，连杆与曲柄共线，摇杆通过连杆作用于曲柄上的力恰好通过 其回转中心A,传动角Y0°，无论这时施加多大的力也不能推动从动件曲柄回转。 5-8解： (1)取4 0,25(m=0.005(m/mm）,则图中杆AB=16mm,BC=32m,CD=56m,AD=50m。 50(mm) 作曲柄摇杆机构ABCD如题5-8解图示。作曲柄AB与连杆两次共成位置AB,C、AB2C2,量取 极位夹角0=38°K=180-日=180+38=1.54。 180°+0180°-38° (2)作曲柄与机架两次共线位置AB'CD、AB"C"D。ymin如图示。mim=19°
1 第五章 常用机构 5-1 答：铰链四杆机构和曲柄滑块机构根据机构形式和所选原动件的不同，能够实现 不同运动形式的转变。 铰链四杆机构有曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种基本形式。根据所选原动 件的不同，能实现回转运动和往复摆动之间的相互转换；可将原动曲柄的等速转动转换为从 动曲柄的等速或变速转动；可实现两摆角不同的运动。 曲柄滑块机构，可实现连续转动和往复直线移动运动的相互转换。 5-2 答：曲柄滑块机构可看成是摇杆杆长为无穷大，转动中心在无穷远的曲柄摇杆机 构演化而来。 5-3 解： a) ∵110＋40＝150＜80＋90＝170 又∵取最短杆为机架，∴该四杆机构是双曲柄机构。 b) ∵120＋40＝160＜100＋70＝170 又∵取最短杆相邻杆为机架，∴该四杆机构是曲柄摇杆机构。 c) ∵100＋40＝140＞70＋60＝130，不满足杆长条件 ∴该四杆机构是双摇杆机构 d) ∵120＋40＝160＜90＋80＝170 又∵取最短杆对边为机架，∴该四杆机构是双摇杆机构。 5-4 解：（1）该机构为曲柄摇杆机构，AB 杆为最短杆 AB 杆长满足条件 lAB+50≤35+30 0mm≤lAB≤15mm （2）该机构为双曲柄机构，AD 杆为最短杆 AB 杆长满足条件 30+50≤35+ lAB（BC 为最长杆） 30+ lAB≤35+50（AB 为最长杆） 45mm≤lAB≤55mm （3）当 15mm＜lAB＜45mm 或 lAB＞55mm 时，机构为双摇杆机构。 5-5 答：当曲柄摇杆机构有极位夹角 θ 时，机构就有急回特性。当取摇杆为主动件时， 当曲柄和连杆两次共线时为机构的死点位置。牛头刨床刨削工作时就利用了曲柄摇杆机构的 急回特性，将慢速行程作为工作行程，而将快速行程作为回程以缩短非生产时间，提高生产 率。夹紧装置的工作位置和飞机起落架放下的位置则利用了机构的死点位置实现工作要求。 5-6 答：缝纫机脚踏驱动机构为曲柄摇杆机构，当脚踏板和连杆两次共线的位置是机 构的死点位置，不会出现运动不确定现象。 5-7 答：连杆只在两端铰链处受力的作用，为二力杆，力的作用线沿着两铰链的连线 方向。当机构处于死点位置时，连杆与曲柄共线，摇杆通过连杆作用于曲柄上的力恰好通过 其回转中心 A，传动角 γ=0°，无论这时施加多大的力也不能推动从动件曲柄回转。 5-8 解： (1)取 0.005(m mm) 50(mm) 0.25(m) μ l = = ，则图中杆 AB＝16mm，BC＝32mm， CD＝56mm，AD＝50mm。 作曲柄摇杆机构 ABCD 如题 5-8 解图示。作曲柄 AB 与连杆两次共成位置 AB1C1、AB2C2，量取 极位夹角 θ＝38° 1.54 180 38 180 38 180 180 = − + = + − = o o o o o o θ θ K 。 (2)作曲柄与机架两次共线位置 AB′ C′ D、AB"C"D。γmin 如图示。γmin＝19°
77777 题5-8解图 5-9 解：1)计算极位夹角0 0=180K-1=30 K+1 2)选取比例尺、作辅助圆。取比例尺=1mm/mm,作出滑块的行程线段C1C2==25mm: 作∠C1C20=∠C2C1O=90°-0-60°，直线C10和C20交于O:以0为圆心、C10(或C20) 为半径作辅助圆。如题5-9解图所示。 3)确定曲柄的转动中心A。如题5-9解图所示，作直线EF∥C1C2,且间距为e=25mm, 交辅助圆于点A(有两个交点，仅取一个)，即为曲柄的转动中心。连接AC1和AC2,此时 必有∠CAC2=:30°（为圆心角∠C1OC2的一半），AC1、AC2分别为曲柄与连杆两次共线位 置，由图中量得 AC1=76mm:AC2=33mm 4)计算曲柄和连杆的长度1AB、IBc。由曲柄滑块机构在极限位置的几何关系可得 IBc+lAB=rAC1:IBc-lAB-rAC2 由上式解得 曲柄长 1A=44G,4C=1x76-33 2 2 21.5mm 连杆长 4G+AC2=-1x76+33=545mm 1Bc=4 A C 0 C 题5-9解图 2
2 5-9 解：1）计算极位夹角 θ o o 30 K 1 K 1 180 = + − θ = 2）选取比例尺、作辅助圆。取比例尺 μl=1mm/mm，作出滑块的行程线段 C1C2=H=25mm； 作∠C1C2O=∠C2C1O=90°－θ=60°，直线 C1O 和 C2O 交于 O；以 O 为圆心、C1O（或 C2O） 为半径作辅助圆。如题 5-9 解图所示。 3）确定曲柄的转动中心 A。如题 5-9 解图所示，作直线 EF∥C1C2，且间距为 e= 25 mm， 交辅助圆于点 A（有两个交点，仅取一个），即为曲柄的转动中心。连接 AC1 和 AC2，此时 必有∠C1AC2=θ=30°（为圆心角∠C1OC2 的一半），AC1、AC2 分别为曲柄与连杆两次共线位 置，由图中量得 AC1=76mm；AC2=33mm 4）计算曲柄和连杆的长度 lAB、lBC。由曲柄滑块机构在极限位置的几何关系可得 lBC+ lAB=μl·AC1；lBC－lAB=μl·AC2 由上式解得 题 5-9 解图 题 5-8 解图 54.5mm 2 76 33 1 2 ( ) 21.5mm 2 76 33 1 2 ( ) 1 2 BC l 1 2 AB l = + = × + = = − = × − = AC AC l μ AC AC l μ 连杆长 曲柄长
5-10解：如题5-10解图所示，量得连架杆长度laB=168mm,lcD=676mm,机架长度 lAD=71lmm。 题5-10解图 5-11(1)解：如题5-11a解图示，4， 0.04m 20mm 360°=5/mm。 =0.002m/mm:4,=72mm 60 B/ 题5-11a解图 (2)解：如题5-11b解图所示，μ同a),。= 45°=4.5/mm。 10mm 15 题5-11b解图 3
3 5-10 解：如题 5-10 解图所示，量得连架杆长度 lAB=168mm，lCD=676mm，机架长度 lAD=711mm。 题 5-10 解图 5-11 (1)解：如题 5-11a 解图示， 0.002m mm 20mm 0.04m μ l = = ； 5 mm 72mm 360 o o μ ϕ = = 。 题 5－11a 解图 (2)解：如题 5-11b 解图所示，μl同 a), 4.5 mm 10mm 45 o o μ ϕ = = 。 题 5－11b 解图
5-12解：取4 0.03m=0.001m/mm,,= 360 30mm 60mm =6°/mm。从动件位移线图绘制 如题5-12解图示。 o 9 题5-12解图 30° 5-13解：取，4，=30mm =1/mm,4。= 360 =6/mm从动件角位移线图绘制如 60mm 题5-13解图示。 h 题5-13解图
4 5-12 解：取 0.001m mm 30mm 0.03m μ l = = ， 6 mm 60mm 360 o o μ ϕ = = 。从动件位移线图绘制 如题 5-12 解图示。 题 5－12 解图 5-13 解：取， 1 mm 30mm 30 o o μψ = = ， 6 mm 60mm 360 o o μ ϕ = = 从动件角位移线图绘制如 题 5-13 解图示。 题 5－13 解图
5-14解：取41=0.001m/mm,作基圆，作偏距圆。在偏距圆上取瓦点，过瓜点作偏 距圆切线，是导路初始位置。其余作圆步骤如题5-14解图示（做图步骤文字说明略）。 Bn 题5-14解图 5
5 5-14 解：取μl＝0.001m/mm，作基圆，作偏距圆。在偏距圆上取 K0点，过 K0点作偏 距圆切线，是导路初始位置。其余作圆步骤如题 5-14 解图示(做图步骤文字说明略)。 题 5－14 解图
5-15解：取4=0.001m/m,作基圆，作导路初始位置，交基圆于C(B)。用反转 作圆如题5-13解图所示（做图步骤文字说明略）。 Lmax=b”=22mm L=2Lmax+(5~7)=50mm ,4 t0 0s b 题5-15解图 6
6 5-15 解：取 μl＝0.001m/mm，作基圆，作导路初始位置，交基圆于 C0（B0）。用反转 作圆如题 5-13 解图所示(做图步骤文字说明略)。 Lmax＝b"＝22mm L＝2Lmax＋（5～7）＝50mm 题 5-15 解图
5-16解：取μ1=0.001m/mm,作图如题5-16解图图示（做图步骤文字说明略）。 A 4 o) C -w 题5-16解图 5-17答：因为齿式棘轮每个齿对应固定的齿间角，棘轮每次只能转过一个到几个齿， 所以棘轮转角是有级变化的。转角的大小可从两方面调节：1)改变摇杆的摆角，如题5-17 解图(a):2)改变棘轮遮盖的位置，如题5-17解图(b)。 (a) (b) 题5-17解图棘轮转角调节装置 1
7 5-16 解：取μl＝0.001m/mm，作图如题 5-16 解图图示(做图步骤文字说明略)。 题 5-16 解图 5-17 答：因为齿式棘轮每个齿对应固定的齿间角，棘轮每次只能转过一个到几个齿， 所以棘轮转角是有级变化的。转角的大小可从两方面调节：1）改变摇杆的摆角，如题 5-17 解图（a)；2）改变棘轮遮盖的位置，如题 5-17 解图（b）。 (a) (b) 题 5-17 解图 棘轮转角调节装置
5-18答：如题5-18解图所示棘轮机构，当棘轮1顺时针转动时棘轮经棘齿2推动构 件3顺时针转动：当构件3转速超过构件1时，棘爪2在构件1棘齿上滑过，使构件3以超 越构件1的转速转动，不受构件1的运动影响，实现超越运动。 题5-18解图 5-19答：齿式棘轮机构为实现小角度间歇转动，转角可有级调节。棘轮在开始和终止 运动瞬间有刚性冲击，适用于低速场合。 摩擦式棘轮机构转角可作无级调节，但难免打滑，传动精度不高。 槽轮机构，间歇运动的始末比较平稳，有柔性冲击，间歇转过2江，角不可调。适用于 较高转速场合。 不完全齿轮转角不可调，但只要适当地选取两轮齿数，从动轮可间歇地转过预期的运动 角。在进入和退出啮合时有较大冲击，适于低速场合：若安装瞬心线附加板，则可用于高 速。 凸轮式间歇运动机构的转角不可调，只要凸轮设计得当可避免刚性冲击，甚至避免柔性 冲击，适用于高速运转场合。 8
8 5-18 答：如题 5-18 解图所示棘轮机构，当棘轮 1 顺时针转动时棘轮经棘齿 2 推动构 件 3 顺时针转动；当构件 3 转速超过构件 1 时，棘爪 2 在构件 1 棘齿上滑过，使构件 3 以超 越构件 1 的转速转动，不受构件 1 的运动影响，实现超越运动。 题 5-18 解图 5-19 答：齿式棘轮机构为实现小角度间歇转动，转角可有级调节。棘轮在开始和终止 运动瞬间有刚性冲击，适用于低速场合。 摩擦式棘轮机构转角可作无级调节，但难免打滑，传动精度不高。 槽轮机构，间歇运动的始末比较平稳，有柔性冲击，间歇转过 z 2π ，角不可调。适用于 较高转速场合。 不完全齿轮转角不可调，但只要适当地选取两轮齿数，从动轮可间歇地转过预期的运动 角。在进入和退出啮合时有较大冲击，适于低速场合；若安装瞬心线附加板，则可用于高 速。 凸轮式间歇运动机构的转角不可调，只要凸轮设计得当可避免刚性冲击，甚至避免柔性 冲击，适用于高速运转场合