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曲柄摇杆机构的计算机辅助设计
维普资讯 2001年 6月 十 堰 职 业 技 术 学 院 学 报 June.2oo1 第 14卷第 2期 JournalofShiyanTechnica1]nstitute V0l-14No.2 曲柄摇杆机构的计算机辅助设计 鲁春发 (十堰职业技术学院 机 电工程系,湖北 十堰 442ooo) [摘 要] 通过竹 图解法设计曲柄摇杆机械的几何舟柄 .用计算机嫡程设计找到使机构最小传动角最大的曲辆 回转 中心.达到优 化设 计机构的 目的。 [关键词] 机构;拦角;行程速 比系敷 ;最小传动角 [中图分类号] TH122 [文献标识码] A [文章缩号 l008—4738(2001)02—0049—03 1 引言 在传统的平面 曲柄摇杆机构设计 中,一般是根据给定的摇杆长度 厶 、摆角 和行程速 比系数 采用 图解法进行设计 的。设计 的步骤如下 : 1)由给定的行程速 比系数 K算出极位夹角0: 0— 180。·( 一 1)/(K + 1) 2)任意选取一点D 见【右图),根据摇杆的摆角 绘出摇杆的两个 极限位置 DC 和 DC { 3)作 f0一 CC,0— 90一0,得到 0点,由三角形内角和 等于 180。可知 C.OC 一 2 ; 4)以0点为圆心,OC.为半径作圆,在圆周上任取一点 /l作曲柄的 回转 中心 ,作直线 AC 和 AC:,便得到曲柄与连杆的两个共线位置 (因 (、^(、 一 【1/2) f)(、 一 ): 5)设 曲柄 1 长度为 ,』,连扦BC长度为 ?,因 1 — L 一L,,AC:一L:十L.,所 以L,一 【AC。一 ■ )/2.以 点为圆心,厶 为半径作圆交 AC 于 ,从而得到L 一BC 。 上面的作图过程可以看出,由于 点是任意选取的.所以有无穷多个解答,通常只要设计的机构满 足最小传动角 .≥ ]即可 。 采用图解法设计平面曲柄摇杆机构存在两个缺点:一是存在作 图误差 ,设计的机构精度不高:二是任 意选取的 “点可能不满足 .≥:]的条件,此时需通过嘲接,1点的位置来改变 .的大小 直}li满足 . 声 ],这一过程既烦琐误差又夫.特别是如果是由于K和v2值的原因而不能满足 ≥ [].则更是如 此 .果用计算机辅助设计 ,不仅可以有效地解决上述 问题,而且可 快速准确地找到使晟小传动角最大的 1电.使机构的传动性能最佳 。 2 平面 曲柄摇杆机构中的有关几何关系 收璃 Ii荆 IIIl2 1午苟舟] 鲁奋发(-qhl J. .I 托 、。眈 f l 系讲帅 维普资讯 曲柄摇轩机构的计算机辅助设计 1)最小传动角 ~ 与各构件尺寸的关系; 在平面曲柄摇杆机构中当曲柄与机架处于同一直线的位置时传动角最小,此时 =nrol[朋 + L;一 (L 十L)]/(2L ·L)l或 百… 一~2;:CCOSl[L;+Ll一 (L 一L)]/(2Lz·Ls)l(取其中较小的值)。 2)随着 |4点位置不同,各构件长度尺寸是变化的,此时 … 的大小也是变化的。为计算的方便 ,取 AC.D为 自变量,|4点在 自cD延长线与圆的交点F开始至 C 点的范 围内变化,因 CFD =0, c.DC = ,所以 ACD最小为 1 一日l,当A点逼近C.点时, AC0逼近 90。,又因LOCD一 一 g:/2,所以 ACD逼近 (90。一 口+ /2),故 AC.D变化范围为 l 一 l~ (90。一 日+ /2), 设 AC.D=X.则在 △ACCz中 ACC 一 90。+X — g:/2; AC2Cl一 90。+ /2一 X — ;CC2= 2L3·sin( /2) 根据正弦定理
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