λ对曲柄摆动导杆机构的运动特性影响

　　第 39 卷 第 4 期 华北理工大学学报 (自然科学版)Vol.39 No.42017 年 10 月JournalofNorthChinaUniversityofScienceandTechnology ( NaturalScienceEdition ) Oct. 2017 收稿日期:2017-06-15 修回日期: 2017-09-26基金项目:教育部在线 );河北省高等教育教学改革研究与实践项目( 2015GJJG084 )。文章编号:2095-2716 ( 2017 ) 04-0047-05 对曲柄摆动导杆机构的运动特性影响冯立艳,何世伟(华北理工大学 机械工程学院,河北 唐山 063210 )关键词:曲柄摆动导杆机构;运动特性;角速度;极位夹角摘 要:曲柄摆动导杆机构的运动性能取决于特性系数 。研究了曲柄摆动导杆机构的极位夹角分别为锐角、直角、钝角时 的取值范围;建立了 与极位夹角 、 行程速比系数 K 、导杆的摆角 3 、角速度 3 、角加速度 3 之间的数学关系式,求得了 3 及 3 最大时 的取值,并绘制了对应的曲线图,进一步分析了 对曲柄摆动导杆机构运动特性的影响,为曲柄摆动导杆机构的设计提供了重要的理论依据。中图分类号: TH112 文献标识码:A曲柄摆动导杆机构在牛头刨床等机械中得到了广泛应用,它将曲柄的旋转运动转换为导杆的往复摆动,并具有急回特性 [1 , 4-5 ] 。邸海燕等 [ 2 ] 用解析法建立了曲柄摆动导杆机构的运动学数学模型,并借助MAT-LAB 绘制了其运动规律的可视化图形。同时,目前国内许多教材将极位夹角描述为“当从动件在两极限位置时,对应的主动曲柄两位置之间所夹的锐角 [5 ] ”,这是不准确的,因作者在研究中发现,曲柄摆动导杆机构的极位夹角不一定为锐角,还可能为直角、钝角,它取决于机架长度与曲柄长度的比值 ,且导杆的运动学性能也直接与 有关。该项目深入研究了 与极位夹角 、 行程速比系数 K 、导杆的运动规律及运动特性之间的关系。1 曲柄摆动导杆机构的主要特征曲柄导杆机构是由曲柄滑块机构演化而来的。如图 1 ( a )所示的曲柄滑块机构中,若改选构件 AC 为机架,此时构件 3 绕轴 C 点转动,而构件 2 则沿构件 3 相对移动,构件 3 称为导杆,此时机构为曲柄导杆机构,如图 1 ( b )。由曲柄滑块机构的曲柄存在条件可知,若 AC AB ,则导杆 3 能作整周转动,称为曲柄转动导杆机构;若 ACAB ,则导杆 3 仅能绕 C 点摆动,则称为曲柄摆动导杆机构 [4 ] 。图 1 曲柄滑块机构演化为曲柄导杆机构如图 2 所示为曲柄摆动导杆机构,导杆的 2 个极限位置为 CB1 和 CB 2 ,导杆的摆角为 ,机构的极位夹角为 。