曲柄滑块机构中偏距对滑块特性影响研究.pdf

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1、，aUIIll学术曲究614200西南交通大学四川峨眉山·刘宇／徐章伟／周建容／殷俊引言当曲柄以角速度∞绕0点匀速速转动时，2．2结点正置时的曲柄滑块运动特性曲柄滑块机构是在机械中应用很广泛用的滑块的位移S、速度、加速度a将随曲柄转角由曲柄滑块结点正置时的位移图、速度图一种机构，它由曲柄(或曲轴、偏心轮)、连d的改化而改变。假设偏距为零时，可以得到如和加速度图可知位移最大值出现在中间时刻，杆、滑块三部分组成。在机械传动系统中，它图(2)所示的几何关系，得出滑块位移S与曲即曲柄运动到最左边时；速度最大

2、值出现在四通过曲柄和连杆实现曲柄的转动和滑块的直线柄转角a之间的关系式：分之一时刻和四分之三时刻，即曲柄运动到最往复运动之间的转换，是自动送料机构、冲床、OB=OC+CB=RcosG+√r一(Rsi~口)(i)下边和最上边时；加速度最大值在始末两点，内燃机空气压缩机等常见机械的主要机构。s—-4-L—o(2)即曲柄运动到最右边时，值得注意的是在中间本文运用ANSYS软件，采用有限元方法对曲柄整理得：区段加速度呈波浪变化，速度曲线与正弦曲线滑块机构中不同偏距对滑块运动特性的影响进相近，但并不相同。一即

3、一H卜(半㈦行了研究，分析了不同偏距下曲柄滑块速度2．3结点偏置时曲柄滑块运动特性位移S、加速度a的变化情况，总结出对曲柄滑式中滑块位移(以下端终止点作为起点，由曲柄滑块结点偏置时的位移图、速度图块运动特性的影响。方向向上为正)；和加速度图可知偏距e=5Omm和偏距P=．50ram1．曲柄滑块机构运动规律分析∞一曲柄的角速度(以下端终止点为起点，两种情况输出的位移图基本相同；速度图在中在曲柄滑块机构中根据滑块运动的直线是顺时针方向为正)；间时段的变化趋势稍有不同，前者的变化为减否与连结点B和曲柄旋转

4、中心0所成直线共线，一曲柄的半径；速减小到零再匀速增大，后者的变化为匀速减将曲柄滑块机构分为结点正置(e=Omm)和结￡一连杆的长度。小到零再加速增大，而且前者速度为零的时刻点偏置两种，将(3)式对时间求导，可得速度V的表达式在先于后者；在加速度图上，两者中间时段的：加速度曲线呈现出关于Y轴对称的关系。‘fsinoJ+RLsin2](4)2．4不同偏距结果对比分析式中滑块速度(向下方向为正)通过观察不同条件下的位移图、速度图和三一连杆长度；加速度图可知：不同偏距下的曲柄滑块机构的∞一曲柄角速度(在本

5、文中建立模型的滑块位移变化趋势和大小是基本相同。原因有(-)站点正I(h)瞎点正■11(e)站盎囊■I图(i)曲柄滑块机构简图co=lOOr／min)。两点，一是它们的位移大小都取决于曲柄，其结点偏置又可分为正偏置和负偏置。若共将(4)式对时间再次求导，可得滑块的加位移区间即是机构两次死点的直线距离；二是线则是结点正置，如图1(a)所示；若结点B速度a的表达式：在建模的初始状态定义时定义了滑块的起点位的运动轨迹偏离OB连线位于曲柄向上运动的一于死点位置，所以输出的位移图像时一样的。口=一∞Rfcos

6、+一R三COS21(5)侧时，称为结点正偏置(P>Omm)，如图1(b)这也说明不同偏距对曲柄滑块机构的运动中的所示；若结点B的运动轨迹偏离0B连线位于曲式中口一滑块加速度，方向向下为正，单位位移影响是一致的。柄向下运动的一侧时，称，因为建立坐标系的需要而加上负号，表示反向。三种不同偏距条件下的滑块速度变化趋势为结点负偏置(e

7、同的原因是与柄长度R和连杆长度。加速度有关的。2．基于ANSYS的曲柄滑块运动特性分析三种不同偏距条件下的加速度随时间变化2．1建立曲柄滑块机构有限元模型的大趋势是相近的，都是由负最大减小到零，如图(3)所示为简化的曲柄滑块机构建模，由零增大到正向最大，正最大减小到零，由零曲柄长度AB=12Omm、连杆长度BC=3OOmm、增大到负向最大。但是在四分之一周期到四分曲柄为原动件，设转速为co=lOOr／min，弹之三周期的时间段中，正偏距滑块的加速度呈性模量E=2Ell，泊松比P=O．3。偏距分为阶梯

8、状减小，零偏距的呈对称的波浪变化，负e=5Omm，e=Omm,e=一50ram三种情况，以零偏距偏距则呈阶梯状增大。这种变化趋势正是速度为代表进行建模。变化的体现，也是原因之一。滑蛲2．5偏距对曲柄滑块运动特性的影响A擎B一一一为使结果更准确，还建立了偏距为e=25mm图(2)结点正置的曲柄滑块机构简图图(3)ANSYS建立的模型和P=一25ram的模型，通过对五种不同偏距条件124MachineChina中国机械，_、dUIlII学术的位移图、速度图和加速度图的对比