曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計3(3頁)

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本篇再考察一道曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計。同樣是給定行程速比系數(shù)來確定桿長。 設(shè)計一偏置曲柄滑塊機構(gòu)，已知滑塊的行程速比系數(shù)為1.5，滑塊的行程50 ，導(dǎo)路的偏距20 ，求曲柄和連桿長度，并求其最大壓力角。 問題分析 首先設(shè)計機構(gòu)，然后再求最大壓力角。 機構(gòu)的設(shè)計。先計算出行程速比系數(shù)如下 那么根據(jù)題意，最后的結(jié)果應(yīng)當(dāng)如下圖?；瑝K的兩個極位之間距離是50mm，而固定鉸鏈A在與CD平行20mm的直線上，而且A點到C,D的夾角是36度。 圖解總是從已知條件開始，然后逐步確定未知因素。本問題中知道三個數(shù)字：50mm,20mm,36度。而這個36度時與DC的距離相關(guān)的，所以圖解時先畫出滑塊的兩個極限位置，然后確定鉸鏈A所在的水平線，接著就是根據(jù)36度這個條件最終確定A的位置。 （1）確定滑塊的極位及固定鉸鏈A所在的直線 先繪制水平線段C2C1，使得其距離為50mm. 然后在其上方20mm的地方繪制一條水平直線I.那么鉸鏈A就應(yīng)該在這條直線上。 （2）根據(jù)極位夾角確定鉸鏈A所在的圓 下面要根據(jù)極位夾角來確定A所在的曲線，這樣，該曲線與上述曲線相交就可以唯一確定A點的位置。 A點到C1，C2形成的夾角是36度。那么所有與C1，C2形成夾角為36度的點有什么特征呢？---圓周角具有這種特征。 從幾何知道，在一個圓上面，對應(yīng)于同一個圓弧的圓周角都相等?；谶@一點，過C2做直線垂直于C2C1，而作射線C1E與C2C1夾角為90-36=54度，二者交于點E,則C2EC1這個角度就是36度。 現(xiàn)在以C1E為直徑做一個圓，則在該圓上任意取一點，該點與C2C1連線的夾角就都是36度，從而A點必然在該圓上面。 根據(jù)上述規(guī)則做出的上圖發(fā)現(xiàn)，該圓與水平線I并不相交。這意味著作圖有問題。實際上，剛才作的C1E在C2C1之下，所以導(dǎo)致不相交。因此改變策略，在C2C1之上作C1E,使得它與C2C1的夾角為54度。 然后以C1E為直徑作出一個圓。該圓與直線I有兩個交點：A1和A2。這樣，該問題有兩組解。但是觀察下圖可以發(fā)現(xiàn)，取A1或者A2，實際上結(jié)果是一樣的，只是關(guān)于C2C1的中垂線對稱而已。所以這里只取A1這個點，它就是固定鉸支座A。 （3）測量曲柄和連桿的尺寸 量取A1C1，A1C2如下圖。 則可以推知曲柄和連桿的長度 到此為止，連桿機構(gòu)設(shè)計完畢。 （4）得到最大的壓力角 從圖中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滑塊在最左邊時，有最大的壓力角（滑塊受到的推力與滑塊速度方向的夾角），測量得到角度為53度。 至此，該曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計和分析結(jié)束。