插床机构的分析与设计

图 6 机构的运动特性
由图 3, 根据 K = 2, 可查得 1= 0. 5。
l 1= 1l6= 0. 5×150= 75mm
由图 5, 可查出 K = 2, 2= 1 时, 最小传动角
min = 86°。
= K18+0° 1= 60°
l 3=
H 2co s
=
100mm
l 4= l3 = 100mm
3 代入式( 6) 并整理可得:
2=
2cos min
1-
s
in
180° K+ 1
( 7)
图 4 前置机构的角速度曲线
由式( 7) 可知, 杆长比 2 受最小传动角 min 及 行程速度变化系数 K 的影响。为了保证机构传动 良好, 设计时通常应使: min ≥40°。 图 5 表示的是行程速度变化系数 K 值不同 时, 杆长比 2 与最小传动角 min 之间的变化曲线。 根据任选的 K 值及 min 选择杆长比 2 , 可合理地 计算后置机构的杆件尺寸; 也可根据 K 值及 2 值 确定最小传动角 min , 验证其是否满足要求。
如图 1、2 所示, 从穿孔机送入轧管机的荒管 首先进入轧管机的前台, 由汽缸顶钢机 1 将钢管 4 顶至轧管机 5, 实现咬入及轧制。轧制后, 由回送 辊 6 送回前台 2。此过程为第一道轧制, 轧制钢管 C- D 两个对应周面。由于自动轧管机椭圆孔型
已知行程速度变化系数 K = 2, 滑块 5 的冲程 H = 100m m, 机架 O3 O1 的长度 l 6 = 150m m, 杆长 比 2= 1, 试设计此机构。
3)
( 4)
式中: 1、 3—— 曲柄 O1A 及导杆 O 3A 的角速度。
图 4 中所示为杆长比 1= 0. 8、0. 5、0. 4 时导
杆角速度 3 的变化曲线。由此可以看出, 前置机
构在工作行程中, 3 变化缓慢; 而在空回行程中,
3 变化较大。当 1 接近 1 时, 3 变化非常剧烈, 对
图 5 2- min关系曲线
2. 3 杆长比 2 与滑块运动 由图 2 可知, 在矢量封闭环 O3BC 中, 有:
-l 3+
-
l
4=
-
l
式中: -l = -l O3C。
写成投影方程后:
l 3cos( 3+ 180°) + l 4cos 4= - x l 3sin( 3+ 180°) + l 4sin 4= yc
《机械 设计 》199 7№8 文摘 页 45
97- 8- 1 含凸轮机 构的机械系 统的振动 控制研 究 综述
姚燕安 张 策( 天津大学) 摘要: 对含凸轮机构的机械系统的振动及其控制 技
的区间减小, 且空回速度变化增大。
综上所述可知, 杆长比 1 影响机构的运动特 性, 即滑块 5 的速度及其匀速运动的区间。杆长比
2 影响机构的传动质量, 即机构的最小传动角。
3 设计实例
32 实例分析与经验交流 《机械设计》1997№8
100 自动轧管机钢管旋转 90°新机构
传动不利。因此, 在前置机构中杆长比 1 的常用
范围为: 1 ≤0. 5。
2 后置机构
2. 1 行程速度变化系数 K 对杆长比 2 的影响 如图 2 所示, 设 2 为杆长比, 其值为:
1997- 01- 14 收到稿件。
《机械 设计 》199 7№8 实例 分析 与经 验交 流 31
角。
有:
=
180° K+ 1
( 1)
在△O3O 1A 中: 1= cos
将式( 1) 代入上式, 整理得:
1=
c os
180° K+ 1
( 2)
由式( 2) 可求出杆长比 1 与行程速度变化系
数 K 的函数关系。图 3 表示的是行程速度变化系
数 K 与杆长比 1 之间的变化曲线。据此可根据工
论:
图 6a 中画出了杆长比 1= 0. 3、0. 4、0. 5 时 滑块 5 的速度变化曲线。由此可以看出: 滑块 5 的
匀速运动区间位于工作行程中点附近的位置。 1
值越大, 工作行程越大, 滑块匀速运动的区间就越
大; 同时, 空回行程越小, 空回速度变化越大。因 此, 在适当的速度范围内, 增大 1 值可使滑块匀
术的 研究现状进 行综述, 指出有待 解决的 问题, 并展望 凸 轮动力学的发展前景。
关键词: 动力学, 振动控制, 凸轮机构。
图 0 表 0 参 3 页
《机械设计》71 33
97- 8- 5 球面机构 摆动力完全 平衡的质 量矩替 代
法
孔宪文( 郑州大学)
摘要: 本文提出了球面机构摆动力完全平衡的一 种 新方法 —— 质量矩替代法。可将球面闭链机构 摆动力的完
图 6 表 0 参 5
《机械设计》62 28
97- 8- 11 机械 CA D 参数化 设计中的 前处理技 术
写成投影方程后:
l
1c
o
s
1+
l6=
S cos
3
l 1s in 1= S s in 3
式中: 1、3—— 曲柄 O 1A 及导杆 O 3A 的转角。
求解后, 可有下式:
3= arct g(
1s in 1 1cos 1+
1)
( 3)
3=
1 1cos 3cos( 11cos 1+ 1
全平衡转化为球面开链摆动力的完全平 衡。文 中导出了二
副构件进行质量矩替代的前提条件与公 式, 球面开链摆 动 力的完全平衡条件。最后以一种单自由度两环 球面机构为
例, 导出了其摆动力完全平衡条件。 关键词: 球面机构, 摆动力平衡。
图 3 表 0 参 3
《机械设计》62 20
97- 8- 8 基于人工 神经网络和 优化技术 的连杆 机
VC=
2( 1+
1H 1 co s
1) ·cos
3cos (
1- 3) 滑块 5 的冲程, 其值为: H = 2l3cos 。
( 10)
由式( 10) 、式( 3) 和式( 8) 可知, 滑块 5 的速度
V C 受杆长比 1 、2 及冲程 H 的影响。以下分别讨
速运动的区间加大。
图 6b 为杆长比 2= 1, 5 时滑块 5 的速度变 化曲线。由图可知, 2 值的大小不影响滑块的工
作行程和空回行程的大小, 对滑块速度的影响甚
微。因而, 2 值对滑块匀速运动的区间影响不大。
图 6c 为冲 程 H = 200mm , 160mm, 120m m 时滑块的速度变化曲线。当 H 值加大时, 不会影 响工作行程和空回行程的大小, 但滑块匀速运动
30 实例分析与经验交流 《机械设计》1997№8
插床机构的分析与设计
张京辉( 北京联合大学机械工程学院 100020)
插床机构是由六杆机构组成, 如图 1 所示。该 机构的前置机构为摆动导杆机构, 后置机构为偏 置摆杆滑块机构。由于导杆机构具有急回特性, 利 用非匀速摆动的导杆 3 的运动驱动摆杆滑块机 构, 可使滑块 5 在工作行程的部分区间内作近似 的匀速运动。这样, 可以减小电机功率, 提高切削 质量。因此, 实现滑块 5 的匀速运动, 是插床机构 设计过程中的一个重要的问题。然而, 目前可见的 有关这个问题的研究文献却很少。 本文以杆长比 为尺寸参数, 分析了杆长比 对机构运动特性及传动质量的影响, 绘制了机构 的设计线图, 为合理地设计插床机构提供了理论 依据。
2=
l3 l4
式中: l 3、l 4—— 摆杆 O3B 及连杆 B C 的长度。
由曲柄不存在条件, 当:
l 3+ x > l 4 构件 l 3 为摆杆
式中: x —— 固定导路 y- y 在坐标系中的位置, 它通过 B 点所画 圆弧的中点。其值为:
x=
l3 2
(
1+
sin
)
整理后得:
S C= y J- yC
式中: y J—— 滑块 5 在固定导路 y - y 上 的上极限位置。当 3= 270°+ 时, 所对应的 yC 值即为 y J。
滑块的速度方程为: V C = S C = 3l 3cos 3- 4l 4cos 4 将式( 4) 及式( 9) 代入上式, 整理得出:
2
x =
l3 2
( 1+
sin
) = 93. 3m m
参考文献
1 孟宪源 . 现代机构手册 . 北京: 机械工业出版社, 1994 2 华大年 . 机械原理 . 北京: 高等教育出版社, 1994 3 黄锡恺, 郑文纬 . 机械原理 . 北京: 高等教育出版社, 1994
1996- 12- 18 收到稿件。
作需要所选定的 K 值确定 1 值, 进而可合理地计
算前置机构的杆件尺寸。
图 3 K- 1 关系曲线
1. 2 杆长比 1 与导杆运动
在图 2 中, 直角坐标系 X O3Y 的 X 轴通过机
架 O3 O1 , 在矢量封闭环 O 3O1A 中, 有:
-l 1+ -l 6= S-
式中: S —— 滑块 2 在导杆 O 3A 上的位置。
式中: yc —— 滑块 5 在固定导路 y- y 上的位置;
4 ——连杆 B C 的转角。
求解后, 可得下式:
4=
arccos〔2( cos
3-
1+ sin 2
)〕
( 8)
4=
s in 3 2 3 s in 4
( 9)
式中: 3 ——连杆 B C 的角速度。
滑块 5 的位移方程为:
构综合
蔡逆水 邹慧君 王石刚 亢金月 ( 上海交通大学) 摘要: 本文探索了把人工神经网络与优化方法相 结 合起来综合一个合适的连杆机构, 来实现用户要求的曲 线 运动轨迹。作为实例, 着重讨论了平面铰链四杆机构的 设