_型_型曲柄摇杆机构急回特性两个命题的讨论_杨富富

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1、集美大学学报(自然科学版)第14卷第3期Vo.l14No.3JournalofJimeiUniversity(NaturalScience)[文章编号]1007-7405(2009)03-0042-05Ñ型、Ò型曲柄摇杆机构急回特性两个命题的讨论杨富富,卢其炎,常勇(集美大学机械工程学院,福建厦门361021)[摘要]关于Ñ型、Ò型曲柄摇杆机构,通过引入/辅助圆0的新概念,以曲柄固定铰链中心点A的可行区域理论为重要基础,在以摇杆摆角W为唯一前提参数条件下,得到了关于极位夹角H、行程速比系数K取值范围及最值的一

2、系列重要结论,该系列结论对机构分析和设计具有一定的指导意义.[关键词]曲柄摇杆机构;辅助圆;极位夹角;行程速比系数;可行区域[中图分类号]TH11211[文献标志码]A0引言众所周知,曲柄摇杆机构由于能将主动曲柄的连续、整周转动变换为从动摇杆的往复摆动,在工程实际中获得了非常广泛的应用.雷达天线俯仰搜索机构、和面机机构和颚式碎矿机机构都是极具典型性、代表性的工程应用实例.平面曲柄摇杆机构应用的广泛性,引起了国内外机构学研究者对其浓厚、持久的研究兴趣和关注,[1-22]并发展和积淀了相当丰硕的理论与应用研究成果

3、.文献[1]中,德国学者伏尔默J1根据急回特性的有无,划分为有急回特性的偏置式机构和无急回特性的正置式机构两大类.1981和1985年,华大年将偏置式机构细分为Ñ型和Ò型机构两类,分别绘制出其形象、直观的K-W-a线图,得出了一系列关于[5-6]机构的重要结论.1991和1995年,华大年等又讨论了按最佳传动角设计Ñ型、Ò型机构的理论课题,据此绘制出形象、直观的K-W-a-(Cmin)max线图,为Ñ型、Ò型机构的最佳传动角提供了一种方便、快[7-8][9-11]捷的实用方法.2002年和2007年,常勇等在

4、/辅助角方法0研究成果基础上,分别以W、K为基本前提参数,提出绘制以(Cmin)max-K、a*opt-K等一系列线图为基础的性能与设计图谱的理论构思,并应用VisualBasic610开发可自动生成该套新图谱的软件CARMDC,得出了一批对进行Ñ型、Ò型和O型[12-14]机构分析与综合有指导意义的结论.综上可知,多年来国内外学者在曲柄摇杆机构的研究方面,取得的研究成果丰富、深刻且在理论上已相当成熟.但是,已有研究几乎皆是在已知摇杆摆角W、行程速比系数K两大参数的前提下展开的,有的还附带上诸如摇杆长度l3、

5、连杆与曲柄长度比值a(a=l2/l1)等各种辅助条件.2005年,钱瑞明等已涉及极位夹角H、摇杆摆角W的关系,但仍然未能脱离按行程速比系数K综合两大前提参数H、W的[15-16]传统思维框架.本文要讨论的是:在摇杆摆角W为唯一前提参数条件下,曲柄摇杆机构的极位夹角H或是行程速比系数K的取值范围及规律.即:1)摇杆摆角W一定的情况下,极位夹角H的取值范围如何?其最大值Hmax=?,其与摇杆摆角W的关系如何?2)摇杆摆角W一定的情况下,行程速比系数K的取值范围如何?其最大值Kmax=?,其与摇杆摆角W的关系如何?

6、针对上述机构学问题,本文通过引入/辅助圆0[收稿日期]2008-04-25[修回日期]2008-11-06[基金项目]福建省自然科学基金资助项目(E0610022)[作者简介]杨富富(1985)),男,硕士生,从事连杆、凸轮机构分析与设计及软件开发等研究.通讯作者:常勇(1964)),男,教授,从事机构学、机构起源与进化理论研究.E-mai:lchangyong@jmu1edu1cn.第3期杨富富,等:Ñ型、Ò型曲柄摇杆机构急回特性两个命题的讨论#43#的新概念,并由此推出解析公式,即将几何图解原理和解析手段

7、有机结合起来,对Ñ型、Ò型曲柄摇杆机构进行了较为深入、系统的研究讨论,得到一些结论,这些结论不仅有助于人们深化对平面曲柄摇杆机构的理解和认识,更有助于推动平面曲柄摇杆机构在工程实际中更加广泛地应用.1关于Ñ型、Ò型机构极位夹角H的命题及证明命题1在摇杆摆角W一定的情况下:1)Ñ型曲柄摇杆机构.极位夹角HÑ的取值范围:0

8、-W/2,(3)HÒ的最大值HÒ也是一极限值,为maxHÒ=limNC1AÒC2=90b-W/2.(4)maxAyCÒ1证明如图1所示,D为摇杆的固定铰链中心点,C1D、C2D为摇杆的两极限位置,W为摇杆摆角.图1中所示的OC1DE双角区域,即为Ñ型机构之曲柄固定铰链中心点AÑ的可行区域)))Ñ型机构区域;OC1Fc单角区域,则为Ò型机构之曲柄固定铰链中心点AÒ的可行区域)))Ò型机构区域.如图2所