[doc] 对心双曲柄滑块机构急回特性研究

[doc] 对心双曲柄滑块机构急回特性研究 对心双曲柄滑块机构急回特性研究 刘少刚.一.韩继光 (1.中国林业科学研究院高新技术研究所.北京100091;2.哈尔滨林业机械研究所,黑龙江哈尔滨150086; 3.徐州师范大学,江苏徐州221011) 摘要:分析了对心双曲柄滑块机构急回运动特性.结果.该机构不仅具有超急回运动特性的可能性,而 且在各构件尺寸一定的情况下.仅改变其相对安装位置便可使其具有行程速比系数不同的急回运动特征. 关键词:行程速比系数;双曲柄机构;曲柄滑块机构;急回运动 , 中图分类号:THII2文献标识码:A文章编号:1001-4462(2OO4)o2_00263一 StudyontheCharacteristicofQuick-return’ofRadial DoubleCrankSliderMechanism LIUShao-gang (HarbinResearchInstituteofFomstryMachinery,HeilongjiangHarbin1500 86,China) Abstract:Thecharacteristicofquick-returnofradialdoublecrankslidermech amsmwasanalyzed.theresult provedthatthismechanismnotonlyhasthecharacteristicofsuperquick-retur nbutalsohasthecharacteristicof varietyquick-return.Thetimeratioofthismechanismischanged0I1lthesetti ngpositionischanged,whenthe sizesofalllinkSaredetermined. Keywords:timeratio;doublecrankmechanism;crankslidermechanism;qui ck-return 1对心双曲柄滑块机构的定义 具有急回运动特性是一些平面连杆机构的重要性 质,实际生产中的很多机器如刨床,织布机等就是利用 连杆机构的这一特性来提高生产率的.传统文献多限 于对曲柄摇杆机构,曲柄滑块机构,导杆机构等四杆机 收稿日期:20o3—12-07 参考文献: [1】陈定方,罗亚波等着.虚拟[M】.机械工业出版社.2002. [2】申蔚,夏立文编着.虚拟现实技术[M】.北京希望电子出版 社.2002. [3]朱磊,周彬编着.WiMo~下的CC++高级编程[M].人民 邮电出版社.2002. [4】孟磊,尤小梅等编着.SolidEdgeV9中文版三维设计与工 程实践[M】.清华大学出版社,2002. [5】俞国胜,李敏,孙吉雄主编.草坪机械[M】.中国林业出版 社.1999. 构的急回运动特性进行分析,就曲柄滑块机构而言,对 心曲柄滑块机构无急回运动特性,只有偏置曲柄滑块 机构才具有.而且在各构件尺寸一定时.标志其急回程 度的行程速比系数K便为定值.双曲柄滑块机构是双 曲柄机构与曲柄滑块机构串联而得到的六杆机构,如 果滑块的导路在两曲柄的回转中心连线上,则称之为 [6】 [7】 刘锦德,敬万均.关于虚拟现实核心概念与工作定义[J].计 算机应用,1997,(5). 朱群雄,隋秀凤.CAI实验仿真软件设计与实现[J].北京化 工大学.1997.(3). 第一作者简介:赵东,男,1968年生,北京林业大学工学 院副教授,工学博士,硕士生导师,主要从事虚拟设计仿真技 术,农林剩余物压缩成型技术方面的研究. 2111~1生笆蜘 对心双曲柄滑块机构.本文通过分析对心双曲柄滑块 机构急回运动特性,结果表明,该机构不仅具有行程速 比系数K>3的超急回运动特性,而且在机构各构件尺 寸一定的情况下,仅改变其相对安装位置,便可获得不 同的行程速比系数,实现变急回运动特性. 2对心双曲柄滑块机构急回特性分析 2.1对心双曲柄滑块机构的行程速比系数 如图I所示,对心双曲柄滑块机构的安装角仅是 双曲柄机构的从动曲柄CD与曲柄滑块机构原动件ED 的夹角,即两个机构进行串联时的安装角度,故有360.> I >0..双曲柄滑块机构的极位夹角0是滑块处于两 极限位置时所对应的主动曲柄两位置中,其一位置的 正向射线与另一位置的反向射线的夹角,所以有180.> 0I>0.. 图1对心双曲柄滑块机构 双曲柄滑块机构的急回运动特性用行程速比系数 K来表示,其意义是滑块往返两个行程中的快速行程 与慢速行程的平均速度之比.如图1所示,主动曲柄 AB以恒定角速度?顺时针从AB-位置转动到AB:位 置时,滑块F从极限位置F-慢速移动到极限位置F2;当 主动曲柄从AB:位置转回到AB-位置时,滑块F则从 极限位置F2快速回到极限位置F..行程速比系数的计 算公式为: K::?(1) 式中正负号为行程方向标志, 化时,K值变号.由图1可知: 甲.一甲2=tg-.+c.;l_6_ - tg-.一s—l2/(3)tad-Icc0s… 式中: zl=,/c’+一2cdcos仅 ,/c’++2cdcos仅 以上分析表明,对心双曲柄滑块机构仅与双曲柄 机构的尺寸和安装角有关,与曲柄滑块机构尺寸无 关.当机构的各构件尺寸一定时,行程速比系数K仅为 安装角的函数. 2.2行程速比变化范围的计算 由式(1)可知.当0=0时,IKI=IKIm,如果K一> 3,则机构具有超急回运动特性.但行程速比系数K的 最大值及其对应的偏转角的代数表达式非常繁琐, 实际计算时可以采用数值进行计算. 当0=o.时,IKI=IKIm=I,此时机构称为正置机构. 由于对心双曲柄滑块机构的行程速比系数仅决定于双 曲柄机构尺寸,其成为正置机构时所对应的安装角可 由双曲柄机构位置分析求得. 当K=?1时,0--0.,在滑块的两个极限位置时,双 曲柄机构的两个曲柄位置均共线.机构位置如图2所 示.连接B-c2,过A点作线段AH平行于B2C:交B-c:于 H点.则有AH=b/2.连接DH,容易证明DH平行于 BlCl,DH=b/2=AH.AAHD为等腰三角形,所以有: sin’c0sd(4) 由方程: CCOS(一)+6c0sIl,l---d+acoscpl(5) csin(-)+bsinIl,l=asinqol 解得: ,222,2 O,-.~al’Csi’n罢(6) 2cVb’-d 当快速行程方向发生变前 0:I叮r—I’Pl一’P2ll(2) ‘P-和’P2为双曲柄机构中从动曲柄CD的位置角分 别为一Ot和180.一时所对应的主动曲柄AB的位置 角.由双曲柄机构的位置分析得: 1T—arcsin—b2 — +C 2 _ a 2 _ g(7) 2cV6’ 当a=c,b=d时,双曲柄机构为平行双曲机构,此时 机构的急回运动特性与曲柄滑块机构完全相同.当a= d,b=c时,在双曲柄机构中,主动曲柄转动两周从动曲 柄转动一周.此时,双曲柄滑块机构的急回特性不在本 文研究范围之内. …一?一一’. 计算:?0锨0{sm一,, Cl 图2K=I的对心双曲柄滑块 3计算实例 设双曲柄机构各构件尺寸分别为:a=1.25,b=c= 1.35,d=l.计算得:当Or.=154.或334.时,IKI=IKIm=I;当 Or.=28.或208.时,IKI=IKI,,~-42141. 图3给出了对心双曲柄滑块机构的行程速比系数 K随安装角Or.变化的规律曲线. 图4给出了对心双曲柄滑块机构的急回特性分布 图.可以看出,在6.<Or.<69.6.和186.<Or.<249.6.时,机 构具有K?3的超急回运动特性. 0.///\’ /i54o334’, 6o/\ \9.6.\一/’ 28. 图3行程速比系数与偏转角的关系 186 图4急回区域分布图 4结论 ?对心双曲柄滑块机构具有超急回运动特性的可 能. ?在各构件尺寸一定的情况下,对心双曲柄滑块机 构的行程速比系数随安装角变化而变化,具有变急回 运动特性.其中有两个位置成为正置机构,存在两个快 慢行程方向改变的急回区域. (在上述两个急回区域中,机构的行程速比系数具 有对称性,IK(Or.)I=IK(Or.+180.)i. 参考文献: [1]冯志友,韩继光平面连杆机构超变急回运动特性研究[J] 机械制造与自动化.2003,32(3):33-35. [2]冯志友.偏转双曲柄滑块机构急回特性的研究[J]佳木斯工 学院,1990,13(4):228-232. [3]郑文纬.机械原理[M]北京:高等教育出版社.2002. ? 信息短波? 林海集团跻身全国行业十强 A?全地形车,发电机组出口位列全国首位 近年来,林海集团紧紧抓住产品结构调整和外贸市场开拓这条主线,采取切实有效措施,努力做大做强,取得了明显成效. 2003年实现销售收入10.8亿元,同比上升53%;实现利税1.088亿元,比2002年同期增长55%;外贸交货值达4亿元,净增124%. 其中产销小型动力突破50万台,跻身全国行业十强,以小动力配套的ATV全地形车出口近万辆,小型发电机组出口逾2O万台. 双双位列全国首位. 林海集团充分发挥自身的技术优势,坚持走自主知识产权和自主控制核心技术之路.短期内先后研制出ATV全地形车,小型 发电机组,高扬程泵,扫雪机等近百种新产品.近两年,由日本雅马哈公司技术援助的福禧款摩托车及其动力,由意大利人协助设 计的神州款整车不仅畅销国内,而且返销世界摩托车王国日本.当前,该公司的主导产品已全部实现了更新换代,90%的效益来之 于新产品. (沈果林) 28?…- K42”