变曲柄长度的凸轮-连杆组合机构运动学分析

《变曲柄长度的凸轮-连杆组合机构运动学分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、机电设计研究《机电技术》2009年第3期变曲柄长度的凸轮一连杆组合机构运动学分析马雷(江苏财经职业技术学院，江苏淮安223003)摘要：变曲柄长度的凸轮连杆机构不仅可以实现复杂的运动，而且与基本的凸轮机构相比，可以大大减小机构的总体尺寸。本文立足于对变曲柄长度的凸轮连杆组合机构组合方案的分析，在对机构进行运动分析及尺寸计算的基础上，建立了运动方程式。关键词：凸轮一连杆组合机构运动分析运动方程中图分类号：TH112TH113．2文献标识码：A文章编号：1672—4801(2009)03—051—03引语随着机械工业的发展，自动化程度的日益提高，不仅对机械输出杆的运动

2、形式有要求，更对其运动规律和动力性能提出了更高的要求。这样，简单的基本机构如齿轮机构、凸轮机构和连杆机构就难以胜任了。因此，探索新机构以满足生产对机械提出的多种运动要求和更为理想的动力性图1变曲柄长度的固定凸轮滑块机构能要求显得尤为重要。凸轮一连杆组合机构可以2组合机构的运动分析精确实现任意给定的运动轨迹，兼有凸轮、连杆二者的优点，可以满足某些特定的工艺要求，还由图2可知，曲柄1作整周转动，连杆2作可以改善机器的动力性能。往复摆动的平面运动，且连杆相对曲柄1作整周转动。建立如图2所示的固定坐标系XOY，根据运1机构组合方案动循环确定各结构参数。为曲柄转角，为滑按组

3、合机构组成的结构型式，可以将凸轮与块开始向左运动时曲柄的初始角，h为滑块冲连杆组合成多种形式的组合机构，如串联式、并程，h为滑块位移，为滑块初始位移，7l、，为联式、封闭式、反馈式等。组合的方式不同，得曲柄和连杆的长度。带标注的、C(如，、C到的组合机构的形式与功能也多种多样。等)分别表示铰销中心、C的运动位置，图中复合式组合机构是一个具有两自由度的基础的的变化范围为0。到360。。机构和一个单自由度的附加机构以一定方式相联接，基础机构的两个输入运动中，一个来自机构的主动构件，另一个则与附加机构的输出相联系。变曲柄长度的凸轮一连杆机构就是一种复合式组合机构，其从动

4、件可以是往复移动的滑块，也可以是往复摆动的摆杆。现以变曲柄长度的固定凸轮滑块机构为例说明变曲柄长度的凸轮一连杆机构的运动学分析。如图1所示，构件1、2、3、4、5为该机构的基础构件，其自由度为2，其附加机构为槽凸轮机构，其中槽凸轮固定不动。铰销中心B处的滚子沿凸轮槽运动，通过连杆BC使滑块产生所需的往复运动。只要适当地设计凸轮的轮廓曲线，就图2变曲柄长度的固定凸轮滑块机构运动分析能使从动滑块3按照预定的复杂规律运动。各运动参数变化情浼分析如下：5l《机电技术》2009年第3期机电设计研究2．1两连杆夹角360的范围内，公式中的±号应取一号。已知，连杆长度，，和滑块

5、的运动规律在(+)∈[0。，180。】存在(<90。)，h=F()后，给定一个和由此而定的h，便确i~(0o+)∈[180~,360。]存在(>270。)，定了曲柄的位置ZBIOCl=Oo+和c1。以cl均有=90。与之对应。通过分析可知：为圆心、连杆长度，，为半径画圆弧，交∞于当0。与360。时和两点。假设机构开始处于其极限位置，当构，l=(0一h)coS(0o+)一√，；一(0～)sin(Oo+)件1和2成一直线，即+=0。时，此时≤时：0。；而后曲柄转角+从零开始增大时，，J=(。一h)coS(0o+)+√-(ho一万)sin(Oo+亦随之从0。逐步增大，故

6、在图中．应在。逐步增大曲柄转角，逐步增大。当OB转到若要使，l有解，则：≥(万。一万)sin(Oo+。OB2时，=90。，B和变成一点；曲柄再而(ho—h)sin(Oo+0)=lco，故Ii有解的条件为转到OB3时，变成钝角，应在B。由此知，，2，cD。经过C，后，从返回到’的一边；继续转曲3组合机构的尺寸计算柄机构，组合机构处于其另一个极限位置，构件1和2重叠，即+=180。时，=l80。；随后3．1连杆长度计算经过=270。，B从。返回到”的一边。该机构的尺寸计算的关键问题在于如果将上面所述的点连接起来，便得到凸，2：[(0一h)sin09o+)]m确定连杆长

7、度，2。轮理论轮廓曲线。但要想使各点都存在，则由图2将(+h)sin(0o+)对求导得：知，，2CD，也就是，2CD。同时只有tg(Oo+)：一ho-h，2=CD时，在此点=90。，才能得到连续dO的凸轮轮廓曲线。否则曲线无法从<90。连续如果给定从动件的运动规律，则和dh都地过渡到>90。。2．2变曲柄长度f1是的函数，只有当，2=【(+h)sin(8o+)】一在曲柄l转动时，OB之间的距离『门是不断时，才能满足上式。为了以示区别，用来表示变化的，即曲柄的长度是不断变化的。此时可以满足上式的值，相应的办和dh也均加下标通过连杆长度推导出变曲柄长度的表达式，如下：

8、，=，+(