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1、第25卷第12期机械设计Vol.25No.122008年12月JOURNALOFMACHINEDESIGNDec.20083按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构年四甜(江苏信息职业技术学院机电系,江苏无锡214063)摘要:传动角的大小是衡量机构传力性能好坏的一个重要指标。在机构运转过程中,其传动角的大小是变化的。设计时如何使最小传动角取得最大值,文中根据优化设计原理,建立参数间数学关系,编制了程序,借助计算机可方便地将其求出,从而使设计的曲柄滑块机构具有最佳传动性能。关键词:曲柄滑块机构;传动性能;优化设计;传
2、动角中图分类号:TH112.1文献标识码:A文章编号:1001-2354(2008)12-0048-03曲柄滑块机构可以完成旋转运动与直线运动的变换,并可2曲柄滑块机构固定铰链点A实现急回运动,在机械设备中应用广泛,如冲压机械、惯性筛、位置选择自动送料机构、冲床、剪床和内燃机等。现代化机械工业的发展,对曲柄滑块机构的运动速度和承载能力提出了较高的要求。在曲柄滑块机构设计中,传统的设计方法是按给定滑块的在偏置曲柄滑块机构中,当从动件滑块处于两极限位置行程速比系数K、滑块的行程H来设计,待设计完后再检验最小时,对
3、应曲柄两位置之间所夹的锐角称为极位夹角,用θ表示。[1]传动角是否满足要求,如不满足则重新设计。由于曲柄固定它的大小反映了机构的急回特性,急回特性一般用行程速比系铰链点位置不同,机构最小传动角大小也不同,这种设计很难180°+θ数K(K=)表示,K值越大,说明空回程速度越快,缩短使得最小传动角取得最大值。文中通过引进辅助角β,建立传动180°-θ角γ与极位夹角θ和辅助角β之间的数学关系,利用Matlab编程非生产时间,有利于提高机械的生产效率。由行程速比系数K值求出当最小传动角取得最大值时对应的辅助角β值,再
4、根据辅K-1[1]可确定极位夹角θ=×180°。K+1助角β确定曲柄转动中心的位置,从而使设计的曲柄滑块机构具有最佳传动性能[2]。如图2所示,设滑块的行程为H,C1为滑块的左极限位置,C2为滑块的右极限位置,C1C2=H,过C1点作C1C2的垂线1最小传动角γmin发生的位置C1M,作∠C1C2N=90°-θ,则C1M与C2N相交于E点,以EC2为直径作圆,则圆经过C1,C2,E点。过C2点作C1C2的垂线C2F,在曲柄滑块机构中,当曲柄为主动件时,作用在从动件滑在圆上任取一点A作为曲柄的转动中心,则该机构
5、的极位夹角块C点的力与该点速度方向所夹的锐角称为压力角,以α表示。就为θ。实际选取A点时,注意以下几点:(1)如果取C1,C2,E,F传动角以γ表示,γ与α的关系为γ=90°-α,传动角γ越大,为曲柄铰链点A位置,会出现传动角γ=0°情况,出现死点位[1]机构的传动性能越好,对传动越有利。如图1所示,在传动过置;(2)如果在C1C2内取铰链点A,会出现:曲柄+连杆<滑块程中,当曲柄由AB1位置沿逆时针转到AD1时,传动角逐渐增行程,不可能实现;(3)如果在EF之间取铰链点A,曲柄长度过大,达到最大值γ=90°
6、;随之γ又逐渐变小,达到AB2位置为较短,不易加工,往往作成偏心轮,同时传动角小,传动是不利的。小值;当曲柄转到AD2位置,传动角逐渐增大到最大值γ=90°;因此,固定铰链点A位置应在弧C1E或C2F上选择。随之γ又逐渐变小,达到AB1位置为较小值。比较AB1与AB2两位置可知,α1>α2,所以γ1<γ2,最小传动角发生在AB1位置。图1最小传动角γmin发生的位置图2固定铰链点A位置选择范围3收稿日期:2008-04-03;修订日期:2008-06-16作者简介:年四甜(1974-),女,安徽蚌埠人,讲师,
7、工学学士,研究方向:机械设计。2008年12月年四甜:按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构4933最小传动角γ与极位夹角θ的(γmin)max及相应的β值,如表1所示。min3表1不同K值对应的(γmin)max及相应的β值之间的数学关系(γmin)maxβ3(γmin)maxβ3Kθ/(°)Kθ/(°)/(°)/(°)/(°)/(°)如图3所示,在圆的左边弧C1E取A点,设该机构曲柄的长1.108.5758.8511.291.2117.1046.2713.24度为a,连杆的长度为b,偏心距为e。AC1是曲柄和连
8、杆处于重1.119.3857.4311.571.2217.8445.3613.351.1210.1956.0811.851.2318.5744.4813.41叠共线时的位置,所以AC1=b-a;AC2是曲柄和连杆处于拉直1.1310.9954.7912.091.2419.2943.6313.46共线时的位置,所以AC2=a+b。C1C2是导路的方向线,AD就1.1411.7853.5712.321.
