西北工業(yè)大學(xué)機械原理課后答案第8章

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第8章課后習(xí)題參考答案 8-l 鉸鏈四桿機構(gòu)中，轉(zhuǎn)動副成為周轉(zhuǎn)副的條件是什么?在下圖所示四桿機構(gòu)ABCD中哪些運動副為周轉(zhuǎn)副?當(dāng)其桿AB與AD重合時，該機構(gòu)在運動上有何特點?并用作圖法求出桿3上E點的連桿曲線。 答：轉(zhuǎn)動副成為周轉(zhuǎn)副的條件是： （1）最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿長度之和； （2）機構(gòu)中最短桿上的兩個轉(zhuǎn)動副均為周轉(zhuǎn)副。圖示ABCD四桿機構(gòu)中C、D為周轉(zhuǎn)副。 當(dāng)其桿AB與AD重合時，桿BE與CD也重合因此機構(gòu)處于死點位置。 8-2曲柄搖桿機構(gòu)中，當(dāng)以曲柄為原動件時，機構(gòu)是否一定存在急回運動，且一定無死點?為什么? 答：機構(gòu)不一定存在急回運動，但一定無死點，因為： （1）當(dāng)極位夾角等于零時，就不存在急回運動如圖所示， （2）原動件能做連續(xù)回轉(zhuǎn)運動，所以一定無死點。 8-3 四桿機構(gòu)中的極位和死點有何異同? 8-4圖a為偏心輪式容積泵；圖b為由四個四桿機構(gòu)組成的轉(zhuǎn)動翼板式容積泵。試繪出兩種泵的機構(gòu)運動簡圖，并說明它們?yōu)楹畏N四桿機構(gòu)，為什么? 解 機構(gòu)運動簡圖如右圖所示，ABCD是雙曲柄機構(gòu)。 因為主動圓盤AB繞固定軸A作整周轉(zhuǎn)動，而各翼板CD繞固定軸D轉(zhuǎn)動，所以A、D為周轉(zhuǎn)副，桿AB、CD都是曲柄。 8-5試畫出圖示兩種機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖，并說明它們各為何種機構(gòu)。 圖a曲柄搖桿機構(gòu) 圖b為導(dǎo)桿機構(gòu)。 8-6如圖所示，設(shè)己知四桿機構(gòu)各構(gòu)件的長度為，,。試問: 1)當(dāng)取桿4為機架時，是否有曲柄存在? 2)若各桿長度不變，能否以選不同桿為機架的辦法獲得雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)?如何獲得? 3)若a、b﹑c三桿的長度不變，取桿4為機架，要獲得曲柄搖桿機構(gòu),d的取值范圍為何值? : 解 (1)因a+b=240+600=840≤900=400+500=c+d且最短桿 1為連架軒．故當(dāng)取桿4為機架時，有曲柄存在。 (2)、能。要使此此機構(gòu)成為雙曲柄機構(gòu)，則應(yīng)取1桿為機架；兩使此機構(gòu)成為雙搖桿機構(gòu)，則應(yīng)取桿3為機架。 (3)要獲得曲柄搖桿機構(gòu), d的取值范圍應(yīng)為440~760mm。 8-7圖示為一偏置曲柄滑塊機構(gòu)，試求桿AB為曲柄的條件。若偏距e=0，則桿AB為曲柄的條件是什么? 解 (1)如果桿AB能通過其垂直于滑塊導(dǎo)路的兩位置時，則轉(zhuǎn)動副A為周轉(zhuǎn)副，故桿AB為曲柄的條件是AB+e≤BC。 (2)若偏距e=0, 則桿AB為曲柄的條件是AB≤BC 8-8 在圖所示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，各桿的長度為，， ，，試求: 1)當(dāng)取桿4為機架時，該機構(gòu)的極位夾角、桿3的最大擺角、最小傳動角和行程速比系數(shù)K; 2)當(dāng)取桿1為機架時，將演化成何種類型的機構(gòu)?為什么?并說明這時C、D兩個轉(zhuǎn)動副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副; 3)當(dāng)取桿3為機架時，又將演化成何種機構(gòu)?這時A、B兩個轉(zhuǎn)動副是否仍為周轉(zhuǎn)副? 解 (1)怍出機構(gòu)的兩個極位，如圖, 并由圖中量得： θ=18.6,φ=70.6, γmin=22.7 (2)①由l1+l4 ≤l2+l3可知圖示鉸鏈四桿機構(gòu)各桿長度符合桿長條件；小②最短桿l為機架時，該機構(gòu)將演化成雙曲柄機構(gòu)；③最短桿1參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副A、B都是周轉(zhuǎn)副而C、D為擺轉(zhuǎn)副； （3）當(dāng)取桿3為機架時，最短桿變?yōu)檫B桿，又將演化成雙搖桿機構(gòu)，此時A、B仍為周轉(zhuǎn)副。 8-9 在圖示的連桿機構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為 構(gòu)件AB為原動件，沿順時針方向勻速回轉(zhuǎn)，試確定: 1)四桿機構(gòu)ABCD的類型; 2)該四桿機構(gòu)的最小傳動角； 3)滑塊F的行程速比系數(shù)K。 解 （1)由lAD+lBC40 8-25圖示為一牛頭刨床的主傳動機構(gòu)，已知lAB=75 mm，lDE=100 mm，行程速度變化系數(shù)K=2，刨頭5的行程H=300 mm。要求在整個行程中，推動刨頭5有較小的壓力角，試設(shè)計此機構(gòu)。 解 先算導(dǎo)桿的擺角 取相應(yīng)比例尺μl作圖，由圖可得導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿和機架的長度為： LCD=μl.CD=300mm, lAC=μl.AC=150mm; 導(dǎo)桿端點D的行程 D1D2=E1E2=H/μl 為了使推動刨頭5在整行程中有較小壓力角，刨頭導(dǎo)路的位置h成為 　　　H=lCD(1+cos(φ/2))/2=300[(1+cos(60/2))/2=279.9mm 點津 本題屬于按行程速比系數(shù)K設(shè)計四桿機構(gòu)問題，需要注意的是：①導(dǎo)桿CD的最大擺角與機構(gòu)極位夾角相等：②因H=300mm，且要求在整個行中刨頭運動壓力角較小。所以取CD1=CD2=300mm, 則D1D2=H=300mm。 8-26某裝配線需設(shè)計一輸送工件的四桿機構(gòu)，要求將工件從傳遞帶C1經(jīng)圖示中間位置輸送到傳送帶C2上。給定工件的三個方位為：M1(204，-30)，θ21=0；M2(144，80)，θ22=22 ；M3(34，100)，θ23=68 。初步預(yù)選兩個固定鉸鏈的位置為A(0，0)、D(34，一83)。試用解析法設(shè)計此四桿機構(gòu)。 解 由題可知, 本題屬于按預(yù)定的連桿位置用解析法設(shè)汁四桿機構(gòu)問題， N=3，并已預(yù)選xA, yA和xD, yD坐標(biāo)值，具體計算過程略。 8-27 如圖所示，設(shè)要求四桿機構(gòu)兩連架桿的三組對應(yīng)位置分別為:，，，，，。試以解析法設(shè)計此四桿機構(gòu)。 解：（1）將α, φ 的三組對應(yīng)值帶入式（8-17）（初選α0=φ0=0） Cos(α+α0)=p0cos(φ+φ0)+p1cos[(φ+φ0)-(α+α0)]+p2 得 解之得（計算到小數(shù)點后四位）p0=1.5815, p1=-1.2637, p2=1.0233 （2）如圖所示，求各桿的相對長度，得n=c/a=p0=1.5815, l=-n/p=1.2515 （3）求各桿的長度：得d=80.00 a=d/l=80/1.2515=63.923mm b=ma=1.5831ⅹ63.923=101.197mm c=na=1.5851ⅹ63.923=101.094mm 8-28試用解析法設(shè)計一曲柄滑塊機構(gòu)，設(shè)已知滑塊的行程速度變化系數(shù)K=1．5，滑塊的沖程H=50 mm，偏距e=20 mm。并求其最大壓力角αmax。 解：計算并取相應(yīng)比例尺μl根據(jù)滑塊的行程H作出極位及作θ圓，作偏距線，兩者的交點即鉸鏈所在的位置，由圖可得： lAB=μl. (AC2-AC1)/2 =17mm, lBC=μl. (AC2+AC1)/2=36mm 8-29試用解析法設(shè)計一四桿機構(gòu)，使其兩連架桿的轉(zhuǎn)角關(guān)系能實現(xiàn)期望函數(shù)y=^，l≤z≤10。 8-30如圖所示，已知四桿機構(gòu)。ABCD的尺寸比例及其連桿上E點的軌跡曲線，試按下列兩種情況設(shè)計一具有雙停歇運動的多桿機構(gòu)： 1)從動件搖桿輸出角為45： 2)從動件滑塊輸出行程為5倍曲柄長度。 8-31請結(jié)合下列實際設(shè)計問題，選擇自己感興趣的題目，并通過需求背景調(diào)查進一步明確設(shè)計目標(biāo)和技術(shù)要求，應(yīng)用本章或后幾章所學(xué)知識完成相應(yīng)設(shè)計并編寫設(shè)計報告。 1)結(jié)合自己身邊學(xué)習(xí)和生活的需要，設(shè)計一折疊式床頭小桌或晾衣架，或一收藏式床頭書架或臉盆架或電腦架等； 2)設(shè)計一能幫助截癱病人獨自從輪椅轉(zhuǎn)入床上或四肢癱瘓已失去活動能力的病人能自理用餐或自動翻書進行閱讀的機械； 3)設(shè)計適合老、中、青不同年齡段使用并針對不同職業(yè)活動性質(zhì)(如坐辦公室人員運動少的特點)的健身機械； 4)設(shè)計幫助運動員網(wǎng)球或乒乓球訓(xùn)練的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)球機或步兵步行耐力訓(xùn)練，或空軍飛行員體驗混戰(zhàn)演習(xí)訓(xùn)練(即給可能的飛行員各方位加一個重力)，或宇航員失重訓(xùn)練(即能運載一人并提供一個重力加速度)的模擬訓(xùn)練機械； 5)設(shè)計放置在超市外投幣式的具有安全、有趣或難以想像的運動的小孩“坐椅”或能使兩位、四位游客產(chǎn)生毛骨悚然的顫動感覺的輕便“急動”坐車。