第一部分　名校考研真题

第8章　连杆机构及其设计

一、填空题

1．在摆动导杆机构中，导杆摆角ψ＝30°，其行程速度变化系数K的值为______。[武汉科技大学2008研]

【答案】1.4

【解析】摆动导杆机构具有一个特性，其机构的极位夹角等于导杆的摆角，则，故行程速度变化系数

2．曲柄滑块机构，当曲柄处在与滑块的移动方向垂直时，其传动角为______，导杆机构，其中滑块对导杆的作用力方向始终垂直于导杆，其传动角为______。[武汉科技大学2009研]

【答案】最小值；

【解析】曲柄滑块机构中，连杆与垂直于导路方向的夹角为传动角，当曲柄处在与滑块的移动方向垂直时该夹角为最小；导杆机构中滑块对导杆的作用力始终垂直于导杆，导杆上该点的速度方向也始终垂直于导杆，所以作用力的方向始终与速度方向重合，即压力角为零，则其传动角为。

3．曲柄摇杆机构中，只有取______为主动件时，才有可能出现死点位置，处于死点位置时，机构的传动角为______。[南京航空航天大学2010研]

【答案】摇杆；0°

【解析】取摇杆为主动件时，连杆与从动曲柄存在两共线位置，此时这两处共线位置即为机构死点位置，且此时机构连杆与从动曲柄的夹角为传动角，其值为0°。

二、选择题

1．双曲柄机构中，（　　）是曲柄。[南京航空航天大学2010研]

A．最短杆　 

B．最长杆　 

C．最短杆的邻边

【答案】C

【解析】在满足杆长条件的四杆机构中，当最短杆为机架时，则为双曲柄机构，因此双曲柄机构中，最短杆为机架，两连架杆为曲柄。

2．有急回运动特性的平面连杆机构的行程速比系数（　  ）。[同济大学2008研]

A．K＝1

B．K＞1

C．K≤1　 

D．K＜1

【答案】B

【解析】有急回运动特性的机构，其从动件在回程中的运动速度大于行程中的速度，有行程速比系数。

3．若以曲柄为原动件，当曲柄摇杆机构的原动件位于（　  ）时，机构的传动角最小？[同济大学2008研；武汉科技大学2009研]

A．曲柄与连杆共线的两个位置之一　 

B．曲柄与机架共线的两个位置之一

C．曲柄与机架相垂直的位置 

D．摇杆与机架相垂直，对应的曲柄位置

【答案】B

【解析】根据曲柄摇杆机构的运动规律，机构的最小传动角出现在主动曲柄与机架共线的两位置之一。

二、计算分析题

1．在图8-1所示的平面四杆机构中，圆括号内的数字为杆长，试确定机架长度d的取值范围，以便使该机构分别成为：

（1）双曲柄机构。

（2）曲柄摇杆机构（需指明曲柄）。

（3）双摇杆机构。[中科院2007研]

图8-1

解：（1）机构成为双曲柄机构时，首先应满足杆长条件，且应使机架AD为最短杆，则有

解得

因此，机架长度时，该机构为双曲柄机构。

（2）机构成为曲柄摇杆机构时，应满足杆长条件，且最短杆为连架杆，根据题意可得最短杆AB杆为曲柄，有两种情况。

①若AD杆最长，则有

解得

②若CD杆最长，则有

解得

综上所述，机架长度时，该机构为曲柄摇杆机构，且AB杆为曲柄。

（3）机构成为双摇杆机构时，根据题中所给条件，则应使该机构不满足杆长条件，有如下两种情况：

①若AD为最长杆，则有

解得

又

故

②若CD为最长杆，则当AB最短时，有

解得

当AD最短时，有

解得

综上，机架长度或55＜d＜115时，该机构为双摇杆机构。

2．在飞机起落架所用的铰链四杆机构中，已知连杆的两位置如图8-2所示，比例尺为μ_l，要求连架杆AB的铰链A位于B₁C₁的连线上，连架杆CD的铰链D位于B₂C₂的连线上。试设计此铰链四杆机构。[浙江工业大学2011研]

图8-2

解：作图步骤如下：

（1）连接B₁B₂，作其中垂线，与B₁C₁的交点即为铰链点A；

（2）连接C₁C₂，作其中垂线，与B₂C₂的交点即为铰链点D；

（3）连接AB₂C₂D，得到机构AB₂C₂D。

如8-3所示，机构AB₂C₂D即为所求的铰链四杆机构。

图8-3

3．偏置曲柄滑块机构中，已知连杆的长度为100mm，偏心距e＝20mm，曲柄为原动件，试求：

（1）曲柄长度的取值范围；

（2）若给定曲柄的长度为40mm，那么滑块行程速比系数K＝？[武汉科技大学2008研]

解：令曲柄长度为a，连杆长度为b，则由题意可知b＝100mm。

（1）根据偏置曲柄滑块机构中曲柄存在的条件为

可得曲柄长度的取值范围为

（2）当曲柄与连杆共线（即两极限位置）时，曲柄与竖直方向的夹角为

则极位夹角为

行程速比系数为

4．设计一曲柄滑块机构，曲柄为原动件。己知曲柄长度l_AB＝15mm，偏距e＝10mm，要求最小传动角_min＝60°。

（1）用图解法确定连杆的长度l_BC，保留作图线；

（2）画出滑块的极限位置；

（3）标出极位夹角及行程；

（4）确定行程速比系数K。[南京航空航天大学2010研]

解：如图8-4所示，机构ABC即为题中所要求的曲柄滑块机构。

作图步骤如下：

①选定铰链中心点A的位置，以A为圆心，以曲柄长l_AB＝15mm为半径作圆，在过A点的竖直线上确定铰链位置B；

②作，作与过A点水平线相距为e＝10mm的平行线，两者交于点C，此即为此时滑块C的位置。

③连接ABC，即为题目中所求曲柄滑块机构。

图8-4

（1）由图8-4量取得连杆长：；

（2）作出主动曲柄AB与连杆BC的两共线位置，此时滑块所处的位置C₁、C₂即为滑块的极限位置，如图8-4所示；

（3）机构处于两极限位置时，曲柄两位置的夹角即为极位夹角，滑块的两极限位置间距离C₁C₂即为行程H，如图8-4所示；

（4）由图量取得极位夹角，则根据公式可得行程速比系数为