无急回特性曲柄摇杆机构新的解析设计法

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以, 为机架 % 此时曲柄摇杆机构有急回特性 . 综上所述 % 曲柄摇杆机构无急回特性不仅杆长要 满足一定的条件 % 而且与哪 !杆为机架也有关 . 5 无急回特性曲柄摇杆机构新的解析 设 计 法 的 设 计 方程建立 5 4 3 设计方程的推导 已知 2 极位夹角 ? 即行程速比系数 A6 ! 摆 67 @ % B 角 CB 机构许用传动角 " 如图 #所示 . D $ .
% & ’( ’ ) * + , * . , ’ ./ 0 + ) % 1 * +* /2 0 3 , . 1 )) . 3 + 45’ ) & 3 + 1 ( 56 7 8 9: ; <= > ? @7 ? 9< A B< A B > ? C> =9 B D E F 8 E 8 F< A B9 ? E G B 8
s 引 言 曲 柄摇 杆 机 构 是 平 面 四 杆 机 构 的 基 本 形 式 之 一 6 因其 结 构简单 l 制 造 容 易l 工 作 可 靠 等 优 点6 其在工程 中有广泛的应用 k在曲柄摇杆机构中 6 当极位夹角 t u 时6 曲柄摇杆机构无急回特性 6 无急回特性曲柄摇杆 c v 机构可采用图解 l 解析等方法进行设计 k 图解法和解析 迭代法设计无急回特性曲柄摇杆机构存在设计精度 低l 计算复杂等不足 为 了 克 服 此 类 的 设 计 不 足6 笔 6 者 首 先推导出无急回特 性 曲 柄 摇 杆 机 构 存 在 的 条 件 6
此时以 )杆为机 回特性曲柄摇杆机构存在的杆长条件 / 架/ ." = 2* -/ #" = < 6 F H F* -/ !" ( ; 6 < F H* -/ )" ( F I ; < (* - 即为所设计的无急回特性曲柄摇杆机构 0 J 结束语 综上 所述该 设计不 仅满 足摆 角 ’/ 行程速比系数 而且设计中因取最小传动角 , 所以设 K "= / , : / -% &" 9 的条件 0 设计中 计后的机构最小传动角满足 , , : -% &L 9
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苏有良
无急回特性曲柄摇杆机构新的解析设计法
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曲柄摇杆机构处于极限位置时 E点所处的点. D 8F G 为机构 的最小传动角% 令/06 % 0 E6 , % E 16 + % /1 6 ) . 由三角形 /E E ! #得
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由上述无急回特性曲柄摇杆机构存在的杆长条件得
# # # # <) 6+ <, # # # # 代入 & 将& = (式得 ; (式 <) 6+ <,
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第b p卷 第 e期 b c c r年 b月
轻工机械 " # $ % & ’ ( W ) X & V S*+ , % # ( R V S
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无急回特性曲柄摇杆机构 新的解析设计法
苏有良
滁州职业技术学院机械工程系 6安徽 滁州 f
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作者简介Y 苏有良f 男6 安徽来安人6 现为滁州职业技术学院机械 e g d g h i 6 e g g j年 毕 业 于 合 肥 联 合 大 学 机 械 设 计 与 制 造 专 业 6 工程系讲师 6 侧重研究组合机构设计 k
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摘
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要Y 采用图解法和解析迭代法设计无急回特性曲柄摇杆机构存在设计精度低l 计算复杂等不足6 为了克服此类的设
计不足6 首先推导出无急回特性曲柄摇杆机构存在的条件6 并依据无急回特性曲柄摇杆机构存在 的 杆 长 条 件6 结合曲柄 摇杆机构处于极限位置及其出现最小传动角位置的杆长三角函数关系 6 推导出无急回特性曲柄 摇 杆 机 构 的 设 计 方 程 6 再 由设计方程求解出杆长的设计公式 6 并借助杆长的设计公式可直接计算出各杆的长度 6 使设 计 工 作 变 得 灵 活 l 简单6 而且 设计精度高 k 关 键 词Y 无急回特性曲柄摇杆机构 \ 存在的条件 \ 传动角 \ 设计方程 \ 设计公式 文献标志码 Y o 文章编号 Y e c c p b q g p f b c c r i c e c c d c c j 中图分类号 Y e b N e m ne
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从而使设计工作变得灵活 l 简单 6 而且设计精度高 k w 无急回特性曲柄摇杆机构的存在条件 w N w 无急回特性曲柄摇杆机构的存在条件的推导 曲柄摇杆机构无急性回特性 k 如图 e所示 6 曲柄摇杆机 构 yz 曲杆 yz为主动件 6 { |6 { |所 e和 { b点为摇杆 { 个极限位置点 6 令 yzu 7 处的 b 6 z {u J 6 { |u I 6 y| 由三角形 y{ u9 k | 和 y{ |得 e b
Y \0 \^ \’ \1 \) QR ST U V W X 1 5Z 3 ) % [ * 3 , ( 1 + ][ 1 / ’ ’ ) % * .Z * [ _ ] * + ‘ % . ’ 5’Z * ( 1 % 1 * + 5Z 3 ) % ’ / / ’ ) % * 5a 1 + 3 % 1 * +5’ ) & 3 + 1 ( 5\ 万 方数据
# ! * + $ , -% & )" . 在设计中 / 根据所设计的无急回特性摇杆机构的 一些结构条件 / 首先确定曲柄 .的杆长 0 当曲柄 .的杆 长确 定 后 / 再 由 已 知 条 件 便 可 求 出 12/ 3 2和 4 2的大 小0 当 12/ 即可由 # 3 / ! / )杆的设 2和 4 2的大小确定后 / 计公式求出 # 和 )的杆长 0 / ! 设计计算实例 5 6 5 已知摆角 ’ " 7 许用传动角 9 试设计 2 8 / , : "; < 8 / 此无急回特性曲柄摇杆机构 0 若 根 据 结 构 条 件 取 ." = 取, 2* -/ , :" -% &" 9 则 ; < 8 / >* @( + $ , -% & 12 " 6 2 = (= ’ "2 . $ % & ? A ( 3 2 " =B = "C 6 ; ( 2C (’ $ % & (
, 代入 & ! 7 (得 C K F G # # , I J K D 8F G )6 C K F G # " L $ 将& 式和 代入 式整理后得 : ( & ! ! ( & ; (
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MI J K D O# ! O M 8F G !< ’ # # ! # ( C ,H # C ,< - 6 7 & K F G K F G N # P N P # 把看着参变量 % 同时令 令& 式中的 D D $ % ! # ( 8F G6 " MI O# J K D 8F G ! # % E /7 6 0 C % 7 6 !< 76 K F G #C K F G N P # # 则关于杆长 , 的设计方程为
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当 极位夹角 t 即行程速度比系数 x u e 时6 uc v 6
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并依据所推导出的无急回特性曲柄摇杆机构存在的杆 长 条件 6 结合曲 柄摇杆 机 构 处 于 极 限 位 置 及 其 出 现 最 推导出无急回特 小 传动角位置的杆长 三 角 函 数 关 系 6 性 曲柄摇杆机构的 设计 方 程 6 在设计方程中取最小传 动 角 等于许用传动角 6 再由设计方程求解出杆长的设 计公式 6 然后可根据结构要求预先选定曲柄的杆长 6 并 借 助 杆长的设计公式可 直 接 计 算 出 其 余 各 杆 的 长 度 6
; : 采用解析法 / 克服了图解法设计精度低的不足 9 由于 /
可根据 结构 要求预 先确定 曲 柄 .的 杆 长 / 而使设计变 得灵活 / 因设计中无需使用解析迭代法 / 故使设计过程 变得简单 0 参考文献 E
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轻工机械
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( 由无急回特性曲柄摇杆机构存在的杆长条件 . B ( ( ( 可知满足无急 )"7 < C 6 H = (* -/ #B !" 7 < C 6 < ( <* -/
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解方程则 & 的一个实根为 ! L (式的 , M O# # 0 /7 E 7< Q 7 H ’ 7 , 6 0 # /7 N P 综上推导 , 杆的设计公式为 B + B ) 图 # 无急回特性曲柄摇杆机构运动简图 万方数据 /0杆为曲柄B /1为机架B E 1为摇杆% E !和 E #点为 M 7< , 6 0 N
, ( I J K ? 由三角形 1E E ! #得
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图 ! 曲柄摇杆机构 # $ 因曲柄摇杆机构曲柄必为最短杆 " 所以要使 & % ’ ( 式 成立 % 则必有 )* + 即 )为最长杆 . 由 % )* , % )* % 图 !所示假设 /0 是曲柄 % 曲柄摇杆 /1 是 机 架 可 知 % 机构无急回特性的条件是 杆长 条 件 2 最短杆与最长杆的平方和等于其余 # 杆平方和 . 机架条件 2 机架为最长杆 . 3 4 5 无急回特性曲柄摇杆机构举例 例2 如图 ! 所示 2 若6# 788% , 69 788% + 6: 7 88% )6 ; 788. 由上述曲柄摇杆机构无急回特性的存在条件可知
# # # # # # # 所以 <) 6 => 7 7 % + <, 6 => 7 7 % <) 6+ < # 且以 为 机 架 此 时 曲 柄 摇 杆 机 构 无 急 回 特 性 若 ,% ) % .
C E + K F G E ! #6 # # 当? 时 由 式和 67 @ % & > ( & 9 (联立得 + 6 由三角形 0 E 1得 7 7
收稿日期 Y b c c d e b b d
Iu f J h7 i} 9 h b f J h7 i 9 ) * ( ~ f b i e 如图 e 若极位夹角 t 则必有 ~ 即 6 uc v 6 6 eu ~ bu ~ 那么将 f yl z l { l z l { e i式减 f b i式可得 e e b b 各点共线 6 J 9 将f j i式代入 f e i式或 f b i式可得 ) * ( ~ u