曲柄搖桿機構,在曲柄轉動一周的過程中,有兩次與連桿共線,這時搖桿分別處於兩極限位置。機構所處的這兩個位置稱為極位。機構在兩個極位時,原動件所在兩個位置之間的夾角稱為極位夾角θ。
基本介紹
- 中文名:極位夾角
- 外文名:crank angle between two limit positions
- 符號:θ
定義,四桿機構,急回運動出現,急回運動衡量,判斷是否存在,工程上的套用,機構的設計,曲柄搖桿機構,導桿機構,
定義
如圖1所示為一曲柄搖桿機構,設曲柄AB為原動件,在其轉動一周的過程中,有兩次與連桿共線,這時搖桿CD分別處於兩極限位置C1D和C2D。機構所處的這兩個位置稱為極位。機構在兩個位置時,原動件AB所在兩個位置之間的夾角
稱為極位夾角。
圖1 四桿機構的極位夾角
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四桿機構
急回運動出現
如圖1所示,當曲柄以等角速度
順時針轉過
時,搖桿將由位置
擺到
,其擺角為
,設所需時間為
,
點的平均速度為
;當曲柄繼續轉過
時,搖桿又從位置
迴轉到
,擺角仍然是
,所需的時間是
,
點的平均速度為
。由於曲柄為等角速度轉動,而
,所以有
,
。搖桿這種性質的運動稱為急回運動。
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急回運動衡量
為了表明急回運動的急回程度,可用行程速度變化係數或稱行程 係數
來衡量,即:
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判斷是否存在
判斷機構是否存在急回運動:
(1)
無急回運動
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(2)
有急回運動
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工程上的套用
機構的急回特性在工程上有三種套用情況:
(1)工作行程要求慢速前進,以利切削、衝壓等工作的進行,而回程時為節省空間時間,則要求快速扳回,如牛頭刨床、插床等就是如此,這是常見的情況。
(2)對某些顎式破碎機,要求其顎快進慢回,使以被破碎的礦石能及時推出顎板,避免礦石的過粉碎(因破碎後的礦石有一定粒度要求)。
(3)一些設備在正、反行程中均在工作,故無急回運動。某些機載搜尋雷達的搖頭機構就是如此。
機構的設計
在設計時,應先明確行程速度變化係數
,求出
角後,再設計各桿的尺寸。
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曲柄搖桿機構
按給定的行程速比係數設計
在設計需要有急回特性的四桿機構時,常按實際要求先給定行程速比係數 K,再根據機構在極限位置的幾何關係及有關輔助條件,設計出機構各構件的位置和尺寸。
已知:如圖2所不,搖桿長度CD,搖桿擺角
,行程速比係數
。求:確定鉸鏈A的位置,並定出A 、BC 、AD 三桿長度。
圖2 按K設計曲柄搖桿機構
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如圖2所示,任選一點
,由已知
桿長和擺角
畫出其兩極限位置並得到
、
鉸鏈點。連線
再作
。由已知的
代入式
計算出極位夾角
。作
。
與
交於
點。由
三個內角之和為180°可知,
。作
的外接圓,在除
和
外的圓弧上任選一點
作為固定鉸鏈點。連線
和
得夾角
(同一圓周角相等)。因兩極限位置處曲柄
和連桿
共線,故可得
在
的延長線上,
在
線之間。先初取
、
點並使
和
相等。由其幾何關係應得
,
,於是得到曲柄
。再以
為圓心
為半徑作圓,交
的延長線於正式取得的
點,交
線上於正式取得的
點。
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因 A點是在外接圓上任取的一點,故此題的結果可有無窮多。如果要取得良好的傳動質量,可再按照最小傳動角最優或其他輔助條件來最終確定 A的位置。
導桿機構
按給定的行程數比設計
已知:如圖3所示,機架長度AC ,行程速比係數 。求:AB桿長度。
由已知的
代人式中計算出極位夾角
。在四邊形
中,因
和
恆為直角,故
和導桿擺角
均與
互補,故驢
。現任選一點作固定鉸鏈
,以擺角
作出導桿的兩個極限位置
和
。作
的角平分線
,
並取
點使
等於已知的機架長度。再過
點作導桿兩極限位置
和
的垂線,分別交於
、
點。於是得到
,或
即為曲柄的長度。
圖3 按K設計導桿機構
由已知的
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並取
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