浅谈按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构论文【优选3篇】
浅谈按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构论文 篇一
在机械设计中，偏置曲柄滑块机构是一种常见的传动机构，广泛应用于各种机械设备中。其设计中一个重要的参数就是传动角，传动角的合理选择对机构的性能和寿命具有重要的影响。本篇论文将就按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构进行探讨。
首先，我们需要了解什么是传动角。传动角是指在一次工作循环中，曲柄与滑块之间的夹角变化范围。传动角的选择直接影响到曲柄滑块机构的运动特性和能量传递效率。传动角过小会导致机构的运动不稳定，传动效率低下；传动角过大则会增加曲柄滑块机构的惯性负荷，增加能量损耗。因此，选择最佳传动角是设计偏置曲柄滑块机构的关键。
如何选择最佳传动角呢？一般来说，最佳传动角应该使得曲柄与滑块之间的接触应力尽量均匀分布，从而减小接触磨损和疲劳寿命。此外，还应考虑机构的运动平稳性和能量传递效率。传动角的选择需要综合考虑这些因素，并进行合理的权衡。
在具体的设计中，可以通过理论计算和仿真分析的方式来确定最佳传动角。理论计算可以基于滑块运动学和力学原理，推导出传动角与其他参数之间的关系。仿真分析可以通过计算机模型和数值模拟，模拟机构的运动和力学特性，从而评估不同传动角下的机构性能。这些方法可以为设计者提供科学的依据，辅助最佳传动角的选择。
此外，除了传动角的选择，偏置曲柄滑块机构的设计还需要考虑其他因素，如曲柄长度、滑块轨迹等。这些参数的选择也会对机构的性能产生重要的影响。因此，在设计偏置曲柄滑块机构时，需要全面考虑各个参数之间的相互关系，进行综合优化。
总之，按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构是一项重要的工作。通过合理选择传动角，可以提高机构的运动平稳性和能量传递效率，延长机构的使用寿命。在具体的设计中，可以采用理论计算和仿真分析的方法来确定最佳传动角。此外，还需要综合考虑其他参数的选择，进行综合优化。这将为偏置曲柄滑块机构的设计提供科学的依据和指导，推动机构设计的进一步发展。
浅谈按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构论文 篇二
在机械设计中，偏置曲柄滑块机构是一种常见的传动机构，广泛应用于各种机械设备中。按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构是提高机构性能和寿命的重要途径。本篇论文将从实际应用的角度，探讨按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构的一些关键问题。
首先，我们需要明确按最佳传动角设计的目的。传动角的合理选择可以提高偏置曲柄滑块机构的运动平稳性和能量传递效率，减小机构的接触磨损和疲劳寿命。这对于提高机构的工作效率和使用寿命具有重要意义。因此，在设计偏置曲柄滑块机构时，应该把按最佳传动角作为一个重要的设计要求。
在实际应用中，选择最佳传动角需要考虑机构的具体工况和要求。不同的机械设备在工作过程中，对于运动平稳性和能量传递效率的要求可能有所不同。因此，设计者需要根据实际情况进行合理的权衡。例如，在高速运动的机构中，为了提高传动效率，可以选择较小的传动角；而在对运动平稳性要求较高的机构中，可以选择较大的传动角。
此外，传动角的选择还需要考虑到其他因素的影响。例如，曲柄长度、滑块轨迹等参数也会对机构的性能产生重要的影响。因此，在设计偏置曲柄滑块机构时，需要综合考虑各个参数之间的相互关系，进行综合优化。这样可以得到最佳的设计方案，提高机构的性能和寿命。
最后，按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构还需要进行实际验证。设计者可以通过实验测试和现场观察，评估机构在不同传动角下的运动特性和工作效果。这将为设计的改进和优化提供实际的参考。
总之，按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构是一项复杂的工作，需要综合考虑多个因素。通过合理选择传动角，可以提高机构的运动平稳性和能量传递效率，延长机构的使用寿命。在具体的设计中，需要根据实际应用需求进行合理的权衡，并综合考虑其他参数的选择。此外，还需要进行实际验证，以确保设计的可行性和有效性。这将为偏置曲柄滑块机构的设计和应用提供重要的参考和指导，推动机构设计的进一步发展。
浅谈按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构论文 篇三
浅谈按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构论文
在连杆机构中,传动角的大小是衡量机构传力性能好坏的一个重要指标。如何使机构在保证运动要求的前提下,获得最佳的传动性能,是设计者必须考虑的问题。从按行程速比系数K设计偏置曲柄滑块机构的基本原理图出发,建立了求解最佳辅助角β*和最佳传动角(γmin)max的解析方法,并据此给出了不同K值对应的β*和(γmin)max值以及相应的线图,在设计时比较方便、实用。
1解析公式
1.1几何尺寸关系
图1为按行程速比系数K设计偏置曲柄滑块机构的基本原理图。图中H为滑块行程,C1、C2为滑块的`两极限位置,圆弧η为满足给定K值(对应的极位夹角θ=180°×(K-1)/(K+1))的曲柄固定铰链中心点A的集合。为建立解析公式,引入辅助角β。
根据■AC1C2中的几何关系,容易得到曲柄、连杆的长度a、b和偏距e大小的计算公式:
a=H[sin(β+θ)-sinβ]/(2sinθ)
b=H[sin(β+θ)+sinβ]/(2sinθ)
e=Hsin(β+θ)sinβ/sinθ(1)
可见,在H和θ已知的情况下,a、b和e的大小只与辅助角β有关。
为保证机构运动连续性, β的取值范围是:
0°≤β≤90°-θ(2)
即:曲柄固定铰链中心点A只能在圆弧C1ηE上选取。
1.2最佳传动角(γmin)max位置的确定
许多文献中已阐明:当曲柄运动到与C1C2垂直的位置AB时,机构传动角为最小值γmin。
cosγmin=a+eb=sin(β+θ)sinβ+cos(β+θ2)sinθ2sin(β+θ2)cosθ2(3)
为求γmin的最大值(γmin)max,将式(3)对β求导,经整理后得:
dcosγmindβ=-cos3(β+θ2)+cos(β+θ2)(1+sin2θ2)-sinθ2sin2(β+θ2)cosθ2(4)
令式(4)为0,有:
cos3(β+θ2)-cos(β+θ2)(1+sin2θ2)+sinθ2=[cos2(β+θ2)+sinθ2cos(β+θ2)-1][cos(β+θ2)-sinθ2]=0(5)
即:当β满足式(5)时,γmin取得极限值。
其解为:
cos(β+θ2)=sinθ2(6)
或:cos(β+θ2)=-sinθ2+sin2θ2+42(7)
或:cos(β+θ2)=-sinθ2-sin2θ2+42(8)
对于式(8),因为sin2θ2+4>2,则cos(β+θ2)<-1,无意义。
为判别β满足式(6)或式(7)时的γmin是否是极大值,对式(4)再求导。
d2cosγmindβ2=1sin3(β+θ2)cosθ2A(9)
式中:A=-cos4(β+θ2)+cos2(β+θ2)(2-sin2θ2)
考虑到β的取值范围,sin3(β+θ2)cosθ2>0,因此d2cosγmindβ2的正负,仅取决于A的正负。
(1)把式(6)代入A,经整理后得:
A=-cos2θ2cosθ
<0>
表明:满足式(6)得到的γmin的极值是最小值,舍去。
(2)将式(7)代入A,经化简得:
A=-sin4θ2-4sin2θ2+sinθ2(1+sin2θ2)sin2θ2+4
令A=0,解方程得θ=90°。即当0<θ<90°时, a="">0,此时γmin的极值是最大值。因此,式(7)是机构获得最佳传动角所对应的辅助角的计算公式。
综合以上分析,设计偏置曲柄滑块机构时,在已知极位夹角θ和滑块行程H后,可先用式(7)计算辅助角β,然后根据式(1)求出曲柄、连杆长度和偏距尺寸,据此,设计的机构必定具有最佳的传动角。
由以上分析还可知:在偏置曲柄滑块机构中,(γmin)max出现的位置及大小只与K(或θ)有关,根据式(7)和(3)可得出不同K值时机构能达到的(γmin)max值以及所对应的最佳辅助角β*。为了应用方便,将有关数据列在表1中,并据此绘制出偏置曲柄滑块机构的β*-K和对应的(γmin)max—K曲线,如图2将β*代入式(1),并改写成:a=a*Hb=b*He=e*H(10)式中:a*、b*和e*———机构具有最佳传动角时的尺寸系数。
这样,根据K值,由表1可方便地查出β*、(γmin)max以及a*、b*和e*,再根据滑块行程H和式(10)可快捷地求出相应的机构尺寸。
2举例
已知滑块行程H=150mm,行程速比系数K=1.2,试设计具有最佳传动角的曲柄滑块机构。
解:根据K=1.2,查表1知:
曲柄滑块机构的最佳传动角(γmin)max=47.198°,机构获得最佳传动角时的辅助角β*=13.169°,尺寸系数a*=0.4705、b*=1.2791、e*=0.3986。
因此,所设计的机构的有关尺寸为:
a=a*H=0.4705×150=70.58mm
b=b*H=1.2791×150=191.87mm
e=e*H=0.3986×150=59.79mm
3结束语
设计举例表明,所给出的解析公式及数据,能使曲柄滑块机构获得最佳传动角,并可简便而又较精确地计算出机构的有关尺寸,具有较好的实用价值。
