偏置曲柄滑块机构

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1、具有最优传力性能的曲柄滑块机构的设计宁海霞'董萍摘要：在曲柄滑块机构的设计中，将X作为设计变量，求出已知滑块行程H,行程速比系数K时机构传力性能最优的X值，使得最小传动角Ymin为最大，从而设计出此机构。关键词：最优传力性能；曲柄滑块机构；行程速比系数；最小传动角机器种类很多，但它们都是由齐种机构组成的，曲柄滑块机构就是常用机构2—。它有一个重耍特点是具有急回特性。故按行程速比系数K设计具有最优传力性能的曲柄滑块机构是设计中常遇到的问题。本文将X作为设计变量，给出了解决问题的方法。一、X和最小传动角Ymin的关系1.最小传动角Jn的计算曲柄滑块机构如图1所示，图中AB为曲柄，长度

2、为且，BC为连杆，长度为b,偏心距为c。Y愈大，对机构传动愈有利，它是机构传动性能的重要指标Z一，工程上常以Y值来衡量机构的传力性能。图1当主动件为曲柄时，随着其位置不同，Y值亦不同，最小传动角Y蔺出现在曲柄与滑块导路垂直的位置，其值为：/min=COS“(年(1)b2.X和最小传动角Ymin的关系设计一曲柄滑块机构，已知：滑块行程H,行程速比系数K,待定设计参数为a、b和e。v一1计算极位夹角：&=180。K+1根据已知条件，作出图2,曲柄支点在圆周上，它的位置决定传力性能，现设AC,=x,x作为设计变量，一旦确定了A点的位置，a.b和e也就确定。下面找出a、b和e与设计变量x

3、之间的关系。图2在△ACG中H2=(b-a)2+(b+a)，-2(b-a)(b+a)cos0因为b-a=x所以H2=x2+(x+2a)2-2兀(x+2a)cos&兀(cos0_1)+^Ih2-x2sin202乂因为H_a+b_x+2asin〃sm(ZAC{C2)e/x所以e=sm0(x2+2a2)/H(3)将h=x+a代入(1)/min=COS(——)(4)兀+d将式(2)、(3)代入式(4),仅为X的函数，则可求得Ymin的值。二、设计最优传力性能的曲柄滑块机构设计变量x的取值范围。寻优区间起点在G处：Xnin=0寻优区间终点在M点:"max在X的取值范围内根据式(2)、(3)

4、和(4)可求得x—一对应的Y丽值。利用一维寻优最优化技术黄金分割法，来求Y祇取极大值时的x值。将Jn最大时的x值代入(2)、(3)求出a、e,由b二x+a求岀b值。三、设计实例试设计一曲柄滑块机构，已知滑块行程H=50mm，行程速比系数K二1・5。求传力性能最优的曲柄滑块机构。x的取值范围为0〜68.819mm,x=19.104mm时，Y皈的最大值为27.458°o曲柄a=22.537mm连杆b=41.641mm偏心距e二14.413四、结论本文结合图解法和解析法把x作为设计变量，给岀了根据行程速比系数K时最优传力性能的曲柄滑块机构的最优设计方法。参考文献:[1]来瞒虔等•机械原

5、理教学指南[M]・北京：高等教育出版社，1998.DesignoftheslidercrankchainwithOptimumDrivingPerformanceNINGHai-xiaDONGPingAbstract:Inthispaper,thedesignvariablexwasusedinthedesignofslidercrankchainwiththedatumoframstroke(H)andstrokevelocityrationcoefficient(K).Slidercrankchaincomestoitsoptimumdrivingperformanceast

6、heminimumdrivingangle(ymin)getsuptothemaximum.Thecorrespondingxwasgot.andtheaccordingslidercrankchainwasprojected.Keywords:optimumdrivingperformance;slidercrankchain;strokevelocityratiocoefficient;minimumdrivingangle