行程速比系数K:从动件空回行程平均速度V2与从动件工作行程平均速度V1的比值。K值的大小反映了机构的急回特性,K值愈大,回程速度愈快。
K=V2/V1
=(C2C1/t2) / (C1C2/t1) =(180°十θ)/ (180°一θ)
由上式可知,K与θ有关,当θ=0时,K=1,说明该机构无急回特性;当θ>0时,K>l,则机构具有急回特性。 2.3压力角和传动角
在工程应用中连杆机构除了要满足运动要求外,还应具有良好的传力性能,以减小结构尺寸和提高机械效率。下面在不计重力、惯性力和摩擦作用的前提下,分析曲柄摇杆机构的传力特性。如图2-18所示,主动曲柄的动力通过连杆作用于摇杆上的C点,驱动力F必然沿BC方向,将F分解为切线方向和径向方向两个分力Ft和Fr ,切向分力Ft与C点的运动方向vc同向。由图知
Ft = F 或 Ft = F Fr = F 或 Fr = F
α角是Ft与F的夹角,称为机构的压力角,即驱动力F与C点的运动方向的夹角。α随机构的不同位置有不同的值。它表明了在驱动力F不变时,推动摇杆摆动的有效分力Ft的变化规律,α越小Ft就越大。
压力角α的余角γ是连杆与摇杆所夹锐角,称为传动角。由于γ更便于观察,所以通常用来检验机构的传力性能。传动角γ随机构的不断运动而相应变化,为保证机构有较好的传力性能,应控制机构的最小传动角γmin。
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一般可取γmin≥40°,重载高速场合取γmin≥50°。曲柄摇杆机构的最小传动角出现在曲柄与机架共线的
两个位置之一,如图所示的B1点或B2点位置。
偏置曲柄滑块机构,以曲柄为主动件,滑块为工作件,传动角γ为连杆与导路垂线所夹锐角,如图所示。最小传动角γmin出现在曲柄垂直于导路时的位置,并且位于与偏距方向相反一侧。对于对心曲柄滑块机构,即偏距e = 0 的情况,显然其最小传动角γmin出现在曲柄垂直于导路时的位置。
对以曲柄为主动件的摆动导杆机构,因为滑块对导杆的作用力始终垂直于导杆,其传动角γ恒为90°,即γ = γmin = γmax =90°,表明导杆机构具有最好的传力性能。
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2.4死点位置
以摇杆作为主动件的曲柄摇杆机构。在从动曲柄与连杆共线的两个位置时,出现了机构的传动角γ=0,压力角α=90°的情况。此时连杆对从动曲柄的作用力恰好通过其回转中心不能推动曲柄转动,机构的这种位置称为
死点。机构在死点位置时由于偶然外力的影响,也可能使曲柄转向不定。 死点对于转动机构是不利的,常利用惯性来通过死点,也可采用机构错排的方法避开死点。
但死点也有可利用的一面,当工件被夹紧后,BCD成一直线,机构处于死点位置,即使工件的反力很大,夹具也不会自动松脱。
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第三章 铰链四杆机构的类型
铰链四杆机构根据其两个连架杆的运动形式不同,可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。
3.1曲柄摇杆机构
若铰链四杆机构中的两个连架杆,一个是曲柄而另一个是摇杆,则该机构称为曲柄摇杆机构。
用来调整雷达天线俯仰角度的曲柄摇杆机构。
汽车前窗的刮雨器。当主动曲柄AB回转时,从动摇杆作往复摆动,利用摇杆的延长部分实现刮雨动作。
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3.2 双曲柄机构
如果铰链四杆机构中的两个连架杆都能作360°整周回转,则这种机构称为双曲柄机构。
在双曲柄机构中,若两个曲柄的长度相等,机架与连架杆的长度相等(,这种双曲柄机构称为平行双曲柄机构。
蒸汽机车轮联动机构,是平行双曲柄机构的应用实例。平行双曲柄机构在双曲柄和机架共线时,可能由于某些偶然因素的影响而使两个曲柄反向回转。机车车轮联动机构采用三个曲柄的目的就是为了防止其反转。
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