内容正文:
内蒙古(对口招生)机电类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑,共205份试卷。试卷命题与高考紧密相关,精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电类理论知识,熟悉高考题型和命题规律,提高解题能力和应试技巧,为高考取得优异成绩打下坚实的基础,本训练卷适用于即将参加机电类高考的学生。
与本专辑配套的还有内蒙古对口招生考试《机械制图》《电工技术基础与技能》《电器及PLC控制技术》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
内蒙古(对口招生)机电类 《机械基础》
项目四:连接
任务十六:曲柄摇块机构
时间:45分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共20小题,每题2分,共40分)
1. 曲柄摇块机构中,能够连续整周转动的构件通常是( )
A. 曲柄构件
B. 摇块构件
C. 连杆构件
D. 机架构件
2. 曲柄摇块机构通常由曲柄、连杆、摇块和( )组成
A. 固定机架
B. 移动导轨
C. 齿轮副
D. 凸轮从动件
3. 如图所示为简易油泵,它应用的是( )
A. 曲柄滑块机构
B. 偏心轮机构
C. 滚子从动件盘形凸轮机构
D. 平底从动件盘形凸轮机构
4. 曲柄摇块机构主要用于将曲柄的连续转动转换为摇块的( )
A. 往复摆动
B. 连续移动
C. 间歇转动
D. 直线振动
5. 曲柄摇块机构中,摇块相对于机架的运动形式是( )
A. 往复摆动
B. 连续转动
C. 往复移动
D. 固定不动
6. 判断曲柄摇块机构中某构件能否作为曲柄连续转动时,主要应依据杆长条件和( )
A. 机构的装配条件
B. 构件的表面粗糙度
C. 材料的导热性能
D. 零件的热处理状态
7. 如图所示为自动送料机构,下列表述正确的是( )
A. 该机构属于圆柱凸轮机构
B. 根据从动件的运动形式来分,该机构属于摆动式凸轮机构
C. 该凸轮与其从动件在平行平面内运动,属于平面凸轮机构
D. 该凸轮每回转一周,从动件就从储料器中推出两个毛坯,送到加工位置
8. 曲柄摇块机构运动过程中,连杆的主要作用是( )
A. 传递机械运动
B. 固定构件位置
C. 限制曲柄转动
D. 储存运转能量
9. 曲柄摇块机构中,曲柄与连杆之间通常采用的运动副是( )
A. 转动副
B. 移动副
C. 螺旋副
D. 球面副
10. 如图所示的机构中,下列表述正确的( )
A. 按凸轮的形状分,该凸轮机构属于圆柱凸轮机构,可得到较大的行程
B. 按从动件的运动形式分,该凸轮机构属于移动式凸轮机构,刀架可以得到有规律的移动
C. 按从动件形状分,该凸轮机构属于滚子式凸轮机构,用于高速传动场合
D. 刀架的间歇往复运动规律主要取决于凸轮的转速
11. 曲柄摇块机构中,若曲柄转速保持不变,摇块的角速度通常表现为( )
A. 大小方向周期变化
B. 大小始终不变
C. 方向始终不变
D. 大小等于曲柄转速
12. 曲柄摇块机构中,摇块摆动到极限位置时,曲柄与连杆通常处于( )位置
A. 两构件中心线重合
B. 两构件中心线垂直
C. 曲柄与机架平行
D. 连杆与机架平行
13. 设计曲柄摇块机构时,适当增大摇块的摆动角,可能造成的结果是( )
A. 机构运动范围增大
B. 曲柄转速自动降低
C. 连杆长度自动缩短
D. 机架位置自动改变
14. 如图所示为冲床自动断料机构,带曲线槽的构件1,沿者固定导轨2(机架)移动,经滚子3推动刀具4左右移动,完成截料的退回等运动,试分析它是( )
A. 移动导杆机构
B. 移动从动件盘形凸轮机构
C. 滚子移动从动件移动凸轮机构
D. 平面连杆机构
15. 在曲柄摇块机构中,若曲柄作为主动件连续转动,摇块相对机架的运动形式是( )
A. 沿固定导路往复移动
B. 绕固定铰链连续转动
C. 绕固定铰链往复摆动
D. 相对机架保持静止不动
16. 曲柄摇块机构是由哪种机构通过固定不同构件演化得到的( )
A. 曲柄滑块机构
B. 曲柄摇杆机构
C. 双曲柄机构
D. 凸轮从动件机构
17. 书籍打包机构中的滑块,在工作时存在一定的间歇期,主要是靠( )实现的。
A. 平面连杆机构
B. 蜗杆机构
C. 凸轮机构
D. 曲柄滑块机构
18. 主要用于行程较大的空间凸轮机构是( )
A. 盘形凸轮机构
B. 移动凸轮机构
C. 圆锥凸轮机构
D. 圆柱凸轮机构
19. 曲柄摇块机构中的固定导路构件相对于机架的运动形式是( )
A. 沿固定直线往复移动
B. 绕固定铰链连续转动
C. 绕固定铰链往复摆动
D. 相对机架始终静止不动
20. 曲柄摇块机构最适合实现哪种运动转换( )
A. 连续转动转换为连续直线运动
B. 连续转动转换为往复摆动运动
C. 往复移动转换为连续摆动运动
D. 间歇转动转换为连续转动运动
二、填空题(本大题共10小题,每题2分,共20分)
21. 曲柄摇块机构中,能够绕固定轴线连续转动的主动构件称为______。
22. 如图为冰淇淋灌装机构,要使工作台旋转一周,则主动件应转动______圈。
23. 曲柄摇块机构是固定曲柄滑块机构的______构件后形成的倒置机构。
24. 曲柄与机架之间组成的运动副属于______副。
25. 请写出以下凸轮机构从动件的名称 (1)______;(2)______;(3)______。
26. 摇块与固定导路之间的相对运动属于______运动。
27. 某曲柄摇块机构的曲柄转速为60 r/min,若曲柄每转一周使摇块完成一次往复摆动,则该机构连续运行3 min时,摇块完成______次往复摆动。
28. 指出如图所示凸轮机构从动件的名称,图a为______,图b为______,图c为______,图d为______。适用于仪表机构的是______。
29. 曲柄摇块机构主要由曲柄、连杆、摇块和______组成。
30. 曲柄摇块机构中,摇块摆动的两个极限位置之间的夹角称为______。
三、判断题(本大题共10小题,每题1分,共10分)
31. 曲柄摇块机构运动时,曲柄作整周转动,摇块作往复摆动。( )
32. 曲柄摇块机构中的摇块能够在同一固定轴线上作整周连续转动。( )
33. 凸轮机构中,从动件的行程不能太大,因此,凸轮机构主要用于行程较短的场合。( )
34. 曲柄摇块机构能够把曲柄的连续转动转换为摇块的往复摆动。( )
35. 在曲柄摇块机构中,连杆的一端连接曲柄,另一端连接摇块,连杆两端均作相对转动。( )
36. 曲柄摇块机构的各运动构件之间只存在移动副,不存在转动副。( )
37. 下图为从动件末端结构形式,图a、b、c、d从动件作往复直线移动,图e、f、g、h从动件作往复摆动( )
38. 曲柄摇块机构中,机架固定后,曲柄和摇块均可绕各自的固定轴线转动。( )
39. 曲柄摇块机构中,增大曲柄长度一定能够使摇块摆角同步增大。( )
40. 曲柄摇块机构可通过改变主动件和从动件的选择,实现不同形式的运动输出。( )
四、简答题(本大题共4小题,每题5分,共20分)
41. 简述曲柄摇块机构的组成、运动特点及主要应用。
42. 分析图示自动车床横刀架进给机构的工作原理.
43. 某曲柄摇块机构运行时,主动曲柄转速稳定,但摇块在接近两个极限位置时输出力明显减小,并有停滞趋势。分析产生该现象的主要原因,并提出两项改进措施。
44. 设计曲柄摇块机构时,如何根据四杆长度判断曲柄能否连续转动?若要求机构成为曲柄摇块机构,机架应如何选择?
五、综合应用题(本大题共1小题,每题10分,共10分)
45. 某自动夹紧装置采用曲柄摇块机构驱动夹紧杆。机构四杆长度分别为:机架长度为80 mm,曲柄长度为45 mm,连杆长度为90 mm,摇块长度为75 mm。工作时曲柄转速为60 r/min,曲柄转过时夹紧杆完成夹紧摆动,曲柄转过其余角度时夹紧杆返回,夹紧杆在夹紧过程中摆过。为保证机构能够连续工作并满足工艺要求,完成下列任务:
(1)根据四杆长度条件判断该机构能否采用最短杆为曲柄的曲柄摇块形式,并说明判断依据。
(2)计算曲柄每转一周的工作周期、夹紧时间和返回时间,并计算夹紧阶段和返回阶段夹紧杆的平均角速度。
(3)若工艺要求夹紧时间不超过0.45 s,判断现有运动参数是否满足要求;若不满足,提出一种合理的调整措施。
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内蒙古(对口招生)机电类 《机械基础》
项目四:连接
任务十六:曲柄摇块机构
时间:45分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共20小题,每题2分,共40分)
1. 曲柄摇块机构中,能够连续整周转动的构件通常是( )
A. 曲柄构件
B. 摇块构件
C. 连杆构件
D. 机架构件
【答案】A
【解析】曲柄摇块机构中,曲柄作连续整周转动,连杆传递运动,摇块作往复摆动,机架固定不动。因此能够连续整周转动的通常是曲柄构件。
2. 曲柄摇块机构通常由曲柄、连杆、摇块和( )组成
A. 固定机架
B. 移动导轨
C. 齿轮副
D. 凸轮从动件
【答案】A
【解析】曲柄摇块机构属于平面连杆机构,基本构件包括曲柄、连杆、摇块和固定机架。移动导轨、齿轮副和凸轮从动件不是该机构的基本构件。
3. 如图所示为简易油泵,它应用的是( )
A. 曲柄滑块机构
B. 偏心轮机构
C. 滚子从动件盘形凸轮机构
D. 平底从动件盘形凸轮机构
【答案】D
【解析】如图所示的简易油泵应用的是平底从动件盘形凸轮机构。这种机构能将输入的旋转运动转换为间歇式的往复运动,用于控制和驱动油泵活塞的工作。
4. 曲柄摇块机构主要用于将曲柄的连续转动转换为摇块的( )
A. 往复摆动
B. 连续移动
C. 间歇转动
D. 直线振动
【答案】A
【解析】曲柄连续转动时,通过连杆带动摇块绕固定转动副往复摆动,实现连续转动与往复摆动之间的运动转换。
5. 曲柄摇块机构中,摇块相对于机架的运动形式是( )
A. 往复摆动
B. 连续转动
C. 往复移动
D. 固定不动
【答案】A
【解析】摇块通过转动副与机架连接,其运动轨迹是绕该固定转动副作一定角度范围内的往复摆动,而不是连续转动或直线移动。
6. 判断曲柄摇块机构中某构件能否作为曲柄连续转动时,主要应依据杆长条件和( )
A. 机构的装配条件
B. 构件的表面粗糙度
C. 材料的导热性能
D. 零件的热处理状态
【答案】A
【解析】曲柄能否连续转动不仅与各构件长度有关,还与机构的装配条件和运动位置有关。表面粗糙度、导热性能及热处理状态不直接决定机构的运动形式。
7. 如图所示为自动送料机构,下列表述正确的是( )
A. 该机构属于圆柱凸轮机构
B. 根据从动件的运动形式来分,该机构属于摆动式凸轮机构
C. 该凸轮与其从动件在平行平面内运动,属于平面凸轮机构
D. 该凸轮每回转一周,从动件就从储料器中推出两个毛坯,送到加工位置
【答案】A
【解析】自动送料机构属于圆柱凸轮机构,故选A。
8. 曲柄摇块机构运动过程中,连杆的主要作用是( )
A. 传递机械运动
B. 固定构件位置
C. 限制曲柄转动
D. 储存运转能量
【答案】A
【解析】连杆连接曲柄和摇块,通过自身运动传递曲柄的运动和动力,使摇块产生往复摆动。固定构件位置主要由机架完成,限制转动和储存能量也不是连杆的主要作用。
9. 曲柄摇块机构中,曲柄与连杆之间通常采用的运动副是( )
A. 转动副
B. 移动副
C. 螺旋副
D. 球面副
【答案】A
【解析】曲柄与连杆通常通过销轴连接,两个构件之间只能相对转动,因此采用转动副。移动副、螺旋副和球面副均不符合该连接形式。
10. 如图所示的机构中,下列表述正确的( )
A. 按凸轮的形状分,该凸轮机构属于圆柱凸轮机构,可得到较大的行程
B. 按从动件的运动形式分,该凸轮机构属于移动式凸轮机构,刀架可以得到有规律的移动
C. 按从动件形状分,该凸轮机构属于滚子式凸轮机构,用于高速传动场合
D. 刀架的间歇往复运动规律主要取决于凸轮的转速
【答案】A
11. 曲柄摇块机构中,若曲柄转速保持不变,摇块的角速度通常表现为( )
A. 大小方向周期变化
B. 大小始终不变
C. 方向始终不变
D. 大小等于曲柄转速
【答案】A
【解析】曲柄作等速转动时,受连杆几何约束影响,摇块的摆动速度随位置变化,并在往复摆动过程中改变方向。因此摇块角速度的大小和方向都具有周期性变化。
12. 曲柄摇块机构中,摇块摆动到极限位置时,曲柄与连杆通常处于( )位置
A. 两构件中心线重合
B. 两构件中心线垂直
C. 曲柄与机架平行
D. 连杆与机架平行
【答案】A
【解析】当曲柄与连杆的中心线重合时,连杆对摇块的瞬时作用方向经过摇块转动中心,摇块达到一个极限位置。曲柄继续转动后,摇块将改变摆动方向。
13. 设计曲柄摇块机构时,适当增大摇块的摆动角,可能造成的结果是( )
A. 机构运动范围增大
B. 曲柄转速自动降低
C. 连杆长度自动缩短
D. 机架位置自动改变
【答案】A
【解析】摇块摆动角由各构件长度及其相对装配位置共同决定,合理调整机构尺寸可增大摇块的运动范围。曲柄转速、连杆长度和机架位置不会因摆动角增大而自动改变。
14. 如图所示为冲床自动断料机构,带曲线槽的构件1,沿者固定导轨2(机架)移动,经滚子3推动刀具4左右移动,完成截料的退回等运动,试分析它是( )
A. 移动导杆机构
B. 移动从动件盘形凸轮机构
C. 滚子移动从动件移动凸轮机构
D. 平面连杆机构
【答案】C
【解析】由图可以分析出构件1为带槽凸轮,在机架内上下移动,如下图。滚子3在构件1的曲线槽内移动。滚子推动刀具左右移动。刀具受机架制约只能水平移动。不难看出凸轮上下移动,滚子左右移动。故选C。 构件1 构件1+构件3 构件1+构件3+构件4 主视图方向
15. 在曲柄摇块机构中,若曲柄作为主动件连续转动,摇块相对机架的运动形式是( )
A. 沿固定导路往复移动
B. 绕固定铰链连续转动
C. 绕固定铰链往复摆动
D. 相对机架保持静止不动
【答案】C
【解析】曲柄摇块机构工作时,曲柄可连续回转,摇块则绕其与机架的固定铰点作往复摆动。其他选项分别描述了滑块、连续转动构件或固定构件的运动形式。
16. 曲柄摇块机构是由哪种机构通过固定不同构件演化得到的( )
A. 曲柄滑块机构
B. 曲柄摇杆机构
C. 双曲柄机构
D. 凸轮从动件机构
【答案】A
【解析】曲柄摇块机构属于曲柄滑块机构的倒置形式,通过固定曲柄滑块机构中的连杆,使原滑块沿摆动导路运动而形成摇块机构。
17. 书籍打包机构中的滑块,在工作时存在一定的间歇期,主要是靠( )实现的。
A. 平面连杆机构
B. 蜗杆机构
C. 凸轮机构
D. 曲柄滑块机构
【答案】C
【解析】书籍打包机构是盘形凸轮机构的典型应用。
18. 主要用于行程较大的空间凸轮机构是( )
A. 盘形凸轮机构
B. 移动凸轮机构
C. 圆锥凸轮机构
D. 圆柱凸轮机构
【答案】D
【解析】主要用于行程较大的空间凸轮机构是圆柱凸轮机构。 圆柱凸轮机构中,凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件,这些轮廓或凹槽曲线是空间曲线,其形状分布于圆柱的表面(可包含圆柱面及圆柱端面),这一结构特征使得圆柱凸轮机构符合空间机构的定义。
19. 曲柄摇块机构中的固定导路构件相对于机架的运动形式是( )
A. 沿固定直线往复移动
B. 绕固定铰链连续转动
C. 绕固定铰链往复摆动
D. 相对机架始终静止不动
【答案】B
【解析】曲柄摇块机构中,作为导路的构件与机架固定连接,因此相对机架始终静止不动。曲柄、摇块及其相对运动分别具有其他运动形式。
20. 曲柄摇块机构最适合实现哪种运动转换( )
A. 连续转动转换为连续直线运动
B. 连续转动转换为往复摆动运动
C. 往复移动转换为连续摆动运动
D. 间歇转动转换为连续转动运动
【答案】B
【解析】曲柄摇块机构利用曲柄的连续回转带动摇块绕固定铰点往复摆动,主要实现连续转动与往复摆动之间的运动转换。
二、填空题(本大题共10小题,每题2分,共20分)
21. 曲柄摇块机构中,能够绕固定轴线连续转动的主动构件称为______。
【答案】曲柄
【解析】曲柄是机构中能够绕固定轴线作整周连续转动的构件,在曲柄摇块机构中通常作为主动件输入运动。
22. 如图为冰淇淋灌装机构,要使工作台旋转一周,则主动件应转动______圈。
【答案】4
23. 曲柄摇块机构是固定曲柄滑块机构的______构件后形成的倒置机构。
【答案】连杆
【解析】曲柄滑块机构的连杆固定后,原有滑块便在固定连杆的导路中运动,并形成相对机架摆动的摇块机构。
24. 曲柄与机架之间组成的运动副属于______副。
【答案】转动
【解析】曲柄需要相对于机架绕固定轴线连续转动,因此曲柄与机架之间采用转动副连接。
25. 请写出以下凸轮机构从动件的名称 (1)______;(2)______;(3)______。
【答案】① 尖顶式从动件 ② 滚子式从动件 ③ 平底式从动件
26. 摇块与固定导路之间的相对运动属于______运动。
【答案】往复移动
【解析】摇块在固定导路中作往复移动,同时固定导路构件相对机架保持摆动状态的几何约束,使机构完成曲柄回转与摇块摆动的运动转换。
27. 某曲柄摇块机构的曲柄转速为60 r/min,若曲柄每转一周使摇块完成一次往复摆动,则该机构连续运行3 min时,摇块完成______次往复摆动。
【答案】180
【解析】曲柄每分钟转动60周,每转一周对应摇块完成一次往复摆动,因此3 min内的摆动次数为60×3,结果为180次。
28. 指出如图所示凸轮机构从动件的名称,图a为______,图b为______,图c为______,图d为______。适用于仪表机构的是______。
【答案】① 滚子移动式 ② 尖顶移动式 ③ 平底移动式 ④ 尖顶摆动式 ⑤ 图b、d
29. 曲柄摇块机构主要由曲柄、连杆、摇块和______组成。
【答案】机架
【解析】曲柄摇块机构由曲柄、连杆、摇块和机架组成,机架用于支承各运动构件并构成运动副。
30. 曲柄摇块机构中,摇块摆动的两个极限位置之间的夹角称为______。
【答案】摆角
【解析】摇块相对于机架往复摆动时,两个极限位置之间的夹角称为摆角,它反映了摇块的摆动范围。
三、判断题(本大题共10小题,每题1分,共10分)
31. 曲柄摇块机构运动时,曲柄作整周转动,摇块作往复摆动。( )
【答案】正确
【解析】曲柄摇块机构利用曲柄的连续转动,通过连杆传递运动,使摇块绕其支承轴线作往复摆动。
32. 曲柄摇块机构中的摇块能够在同一固定轴线上作整周连续转动。( )
【答案】错误
【解析】摇块是作往复摆动的构件,通常只能在一定角度范围内摆动,不能在固定轴线上作整周连续转动。
33. 凸轮机构中,从动件的行程不能太大,因此,凸轮机构主要用于行程较短的场合。( )
【答案】正确
34. 曲柄摇块机构能够把曲柄的连续转动转换为摇块的往复摆动。( )
【答案】正确
【解析】曲柄摇块机构通过曲柄和连杆的运动传递,使连续转动形式转变为摇块的往复摆动,常用于需要摆动输出的装置。
35. 在曲柄摇块机构中,连杆的一端连接曲柄,另一端连接摇块,连杆两端均作相对转动。( )
【答案】正确
【解析】连杆通过转动副分别与曲柄和摇块连接,曲柄、连杆和摇块之间能够产生相对转动,从而完成运动传递。
36. 曲柄摇块机构的各运动构件之间只存在移动副,不存在转动副。( )
【答案】错误
【解析】曲柄摇块机构主要由转动副连接曲柄、连杆和摇块,机构中并非只存在移动副。
37. 下图为从动件末端结构形式,图a、b、c、d从动件作往复直线移动,图e、f、g、h从动件作往复摆动( )
【答案】正确
【解析】图a、b、c、d所示的为移动(直动)从动件,图e、f、g、h所示的为摆动从动件。
38. 曲柄摇块机构中,机架固定后,曲柄和摇块均可绕各自的固定轴线转动。( )
【答案】正确
【解析】机架作为固定构件提供支承,曲柄绕机架上的固定轴线转动,摇块绕其与机架连接的固定轴线作往复摆动。
39. 曲柄摇块机构中,增大曲柄长度一定能够使摇块摆角同步增大。( )
【答案】错误
【解析】摇块摆角由各构件长度及其组合关系共同决定,不能仅依据曲柄长度增大就断定摇块摆角一定同步增大。
40. 曲柄摇块机构可通过改变主动件和从动件的选择,实现不同形式的运动输出。( )
【答案】正确
【解析】同一机构中选择不同构件作为主动件和从动件,能够改变输入与输出的运动形式,因此可获得不同的运动传递效果。
四、简答题(本大题共4小题,每题5分,共20分)
41. 简述曲柄摇块机构的组成、运动特点及主要应用。
【答案】(1)曲柄摇块机构由机架、曲柄、连杆和摇块组成,曲柄与机架组成转动副,连杆与摇块组成移动副,摇块与机架组成转动副。
(2)主动曲柄作连续回转运动,摇块绕固定轴线作往复摆动,连杆相对摇块作往复移动。
(3)该机构常用于需要将连续回转运动转化为摆动和往复移动的送料、夹紧及往复工作装置中。
【解析】曲柄摇块机构是四杆机构的一种运动形式,其特征是曲柄连续转动、摇块往复摆动,并伴随连杆与摇块之间的相对移动。回答时应围绕组成、运动形式和工程应用三个方面展开。
42. 分析图示自动车床横刀架进给机构的工作原理.
【答案】当带有凹槽的圆柱凸轮1转动时,依靠凸轮的曲线凹槽轮廓,驱动从动杆2做往复摆动。从动杆上装有扇形齿,通过它带动横刀架完成进刀和退刀的动作。
【解析】当带有凹槽的圆柱凸轮1转动时,依靠凸轮的曲线凹槽轮廓,驱动从动杆2做往复摆动。从动杆上装有扇形齿,通过它带动横刀架完成进刀和退刀的动作。
43. 某曲柄摇块机构运行时,主动曲柄转速稳定,但摇块在接近两个极限位置时输出力明显减小,并有停滞趋势。分析产生该现象的主要原因,并提出两项改进措施。
【答案】(1)摇块接近极限位置时,机构的传动角过小或接近死点位置,驱动力的有效分量减小,导致传力性能变差,严重时会出现停滞或难以越过死点的现象。
(2)通过合理调整曲柄、连杆、摇块和机架的长度比例,改善极限位置附近的传动角,避免传动角过小。
(3)根据工作负载适当增大驱动转矩或降低运行速度,并采取限位、辅助越过死点等措施,提高机构运行的可靠性。
【解析】曲柄摇块机构在极限位置附近容易出现传动角过小或死点现象,使输入转矩难以有效转化为摇块的输出转矩。改进时应优先从优化杆长和工作位置入手,必要时再结合驱动转矩、速度和辅助越障措施进行调整。
44. 设计曲柄摇块机构时,如何根据四杆长度判断曲柄能否连续转动?若要求机构成为曲柄摇块机构,机架应如何选择?
【答案】(1)将四杆长度按从小到大排列,若最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和,则满足曲柄连续转动的杆长条件。
(2)在满足上述条件时,应将最短杆的相邻杆固定为机架,最短杆才能作连续转动的曲柄,与其相对的杆作往复摆动。
(3)若不满足该条件,四杆机构通常不能形成连续转动的曲柄摇块机构,只能作有限摆动或改变机构运动形式。
【解析】判断曲柄能否连续转动,首先应用格拉肖夫杆长条件,再结合固定杆的选择确定机构类型。满足杆长条件且固定最短杆的相邻杆时,可形成曲柄连续转动、另一杆往复摆动的曲柄摇块机构。
五、综合应用题(本大题共1小题,每题10分,共10分)
45. 某自动夹紧装置采用曲柄摇块机构驱动夹紧杆。机构四杆长度分别为:机架长度为80 mm,曲柄长度为45 mm,连杆长度为90 mm,摇块长度为75 mm。工作时曲柄转速为60 r/min,曲柄转过时夹紧杆完成夹紧摆动,曲柄转过其余角度时夹紧杆返回,夹紧杆在夹紧过程中摆过。为保证机构能够连续工作并满足工艺要求,完成下列任务:
(1)根据四杆长度条件判断该机构能否采用最短杆为曲柄的曲柄摇块形式,并说明判断依据。
(2)计算曲柄每转一周的工作周期、夹紧时间和返回时间,并计算夹紧阶段和返回阶段夹紧杆的平均角速度。
(3)若工艺要求夹紧时间不超过0.45 s,判断现有运动参数是否满足要求;若不满足,提出一种合理的调整措施。
【答案】(1)四杆中最短杆为曲柄,长度为45 mm;最长杆为连杆,长度为90 mm。最短杆与最长杆长度之和为135 mm,其余两杆长度之和为155 mm。由于135 mm小于155 mm,满足格拉肖夫杆长条件;固定最短杆的相邻杆作为机架时,曲柄能够连续转动,因此可采用曲柄摇块机构。
(2)曲柄转速为60 r/min,每转一周所需时间为60除以60,得到1.00 s。夹紧时间为1.00×140除以360,得到0.389 s;返回时间为1.00×220除以360,得到0.611 s。夹紧阶段平均角速度为除以0.389 s,约为/s;返回阶段平均角速度为除以0.611 s,约为/s。
(3)夹紧时间约为0.389 s,小于0.45 s,因此满足工艺要求。若需要进一步缩短夹紧时间,可适当提高曲柄转速,但应校核机构的惯性载荷、冲击和夹紧安全性。
【解析】(1)先比较最短杆与最长杆长度之和、另外两杆长度之和,再结合最短杆相邻机架的固定方式判断机构类型。(2)先由转速求曲柄周期,再按曲柄转角占整周的比例求两个阶段的时间,最后用摇块摆角除以相应时间求平均角速度。(3)将计算得到的夹紧时间与工艺限值比较即可作出判断;提高转速虽然能够缩短时间,但会增加惯性载荷和冲击,必须进行安全校核。
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