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1、2008年9月滁州职业技术学院学报Sep.2008第七卷第3期ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＵＺＨＯＵＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬ＆ＴＥＣＨＮＩＣＡＬＣＯＬＬＥＧＥＶｏｌ．7Ｎｏ．3关于K≥3时曲柄摇杆机构设计方法的研究苏有良（滁洲职业技术学院机电工程系,安徽滁州239000）摘要：文中就现行极位夹角定义加以拓展，解决了行程速比系数K值与极位夹角矛盾。按拓展后的极位夹角定义，文中提出当K≥3（θ≥900）图解与解析设计的方法，所述设计方法简单可行，符合工程实际需要。关键词：极位夹角;行程速比系数;设计方法中图分类号：TH13
2、2.44文献标识码：Ａ文章编号：1671-5993（2008）03-0059-03引言：速定轴转动,从动件对于机架作往复摆动或移动的连杆曲柄摇杆机构结构简单、应用广泛。目前普遍采用机构,从动件正行程(工作行程)和反行程(非工作行程)位图解和解析的方法予以设计。按文献[1]中行程速比系移量相同,而所需的时间在一定条件下不相等,造成从0动件正反行程的平均速度不相等的现象,称为机构的急180+θ数K=，该公式中极位夹角θ定义为锐角，所以0180-θ回特性，并用行程速比系数K来表示。行程速比系数K只能小于3，而在工程
3、实际中行程速从动件快行程平均速度（反行程）0K=≥1（１）比系数K≥3（θ≥90）是存在的，而按文献[1]中所阐述从动件慢行程平均速度（正行程）的设计方法,在K≥3（θ≥900）时适用性存在局限。现就由图1可知：极位夹角定义所存在的问题，以及当K≥3时曲柄摇杆0V2Ψ1180+θK===0（２）机构相关设计问题做些探讨，以供同行参考。V1Ψ2180-θ1．极位夹角θ行程速比系数K按文献[1]对极位夹角的定义：它是指曲柄摇杆机构处于极限位置时，曲柄与连杆两次共线所夹的锐角。①．问题提出：按文献[1]极位夹角定义
4、与行程速比根据此定义,因θ＜900，所以行程速比系K∈［1,3)，但在系数K值的矛盾性和极位夹角定义的拓展。设计中若取K≥3,则有极位夹角θ≥900,显然这与极位夹角只能为锐角是相矛盾的,同时在实际的工程使用中K≥3也是存在的。综上分析,为了更全面,更准确地描述曲柄摇杆机构的急回特性,使其符合极位夹角K≥3工程实际要求,可将极位夹角θ定义加以拓展,拓展后的极位夹角定义描述为：曲柄摇杆机构中曲柄作匀速定轴转动,摇杆经过正反两行程，曲柄对应转过的角度差的一半，即(ψ1-ψ2)/2=θ.按拓展后的极位夹角定义，用于
5、描述急回特性的0180+θ行程速比系数K的计算公式仍为：K=，但由于0180-θ图(1)在新的极位夹角定义条件下θ∈［0,1800),由此可知行曲柄摇杆机构的急回特性是指原动件(曲柄)作匀收稿日期：2008－07－30作者简介：苏有良(1969-),男,安徽省来安县人,滁州职业技术学院机电工程系讲师。·59·专业研究与技术实践关于K≥3时曲柄摇杆机构设计方法的研究２００8年第3期程速比系数K在新的极位夹角定义条件下,K∈［1,+①.解析设计公式的推导∞)。如图(2)所示:曲柄摇杆机构ABCD,其中DC1和DC
6、2为摇②应用实例：杆所处的两个极限位置,令曲柄AB=a,连杆BC=b,摇杆在图(1)中,若取:AB=a=21mm,BC=b=48mm,CD=c,机架AD=d；行程速比系数为K（K≥3），极位夹角CD=c=56mm,AD=d=30mm,求极位夹角θ和行程速比系为∠C1AC2=θ，摇杆摆角为Ψ。数K。Ψ由图(2)三角形C1DC2得：C1C2=2csin按本文拓展后的极位夹角定义计算得：2C2=(b-a)2+d2-2(b-a)dcos∠C1AD圯∠C1AD=158.470由图(2)三角形AC1C2得:222C2=(
7、b+a)2+d2-2(b+a)dcos∠CAD圯∠CAD=52.420C1C2=AC1+AC2-2AC1*AC2cosθ(１)220Ψθ=∠C1AD-∠C2AD=106.05将C1C2=2csinAC1=b-aAC2=b+a代入（１）式整20Ψ1180+θK=Ψ=1800-θ=3.868。22θ22θ22Ψ2理后得：acos+bsin=csin(3)222综上按拓展后的极位夹角定义描述,极位夹角θ∈由图(2)三角形AC1C2得:［0,1800)以及行程速比系数K∈［1,+∞)符合工程实际需AC1C1C2(b-
8、a)sinθ要,Ｋ值与极位夹θ也不再矛盾，使用范围更全面。＝圯sinβ=(4)sinβsinθΨ2csinθ()２.按本文拓展后的极位夹角定义，当K≥3（θ≥2900）时，图解和解析设计曲柄摇杆机构的方法。由图(2)直三角形C1HC2得：（１）图解法0a+b-(b-a)cosθC1C2cosβ=AC1cos(180-θ)+AC2圯cosβ=(5)已知：曲柄摇杆机构中摇杆CD的长度为c，摆角2csin
