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沈陽機(jī)床廠平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
日期：2011年05月25 來源：沈陽機(jī)床 關(guān)鍵字：沈陽機(jī)床廠
平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，是根據(jù)機(jī)構(gòu)所要完成的運(yùn)動(dòng)而提出的設(shè)計(jì)條件（運(yùn)動(dòng)條件、幾何條件和傳力條件等）確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖尺寸，畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)筒圖。
由于生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)四桿機(jī)構(gòu)的要求不同，給定的條件也各不相同，根據(jù)分析，可將平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題歸納為以下兩類問題：沈陽機(jī)床廠①實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律問題；沈陽機(jī)床廠②實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡問題。
四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)什方法有：圖解法、解析法和實(shí)驗(yàn)法三種。沈陽機(jī)床廠圖解法簡(jiǎn)明、直觀、但精度較低}解析法精度較高，能解決的問題也比較廣泛，但不直觀t隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用將日益擴(kuò)大；實(shí)驗(yàn)法雖然理論分析少，精度也較低，但在工業(yè)中比較實(shí)用。設(shè)計(jì)時(shí)究竟采用哪種方法，應(yīng)取決于所給定的條件和實(shí)際工作要求。沈陽機(jī)床廠下面介紹簡(jiǎn)明實(shí)用的圖解法。
1．按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)
已知連桿長(zhǎng)度BC及連扦的三個(gè)給定位置B．C-，B,c2，B,G，設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。
在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，由于連架桿1和3分別繞兩個(gè)固定鉸鏈A和D作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以連桿上點(diǎn)B的三個(gè)位置B；，B,．B。應(yīng)位于同一圓周上，其圓心即為連架桿l的固定鉸鏈A。因此分別連接B，島及B。B并作兩連線的中垂線，其交點(diǎn)即為固定~鏈A。
同理可求得連架桿3的固定鉸鏈D。連線AD即為機(jī)架的長(zhǎng)度。AB．clD即為所求的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。
如果只給定連桿的兩個(gè)位置，則點(diǎn)A和點(diǎn)D可分別在B，B z和C．G各自的中垂線上任意選擇，因此有無窮多解。為了得到確定的解，可根據(jù)具體情況掭加輔助條件，例如給定最小傳動(dòng)角或提出其他結(jié)構(gòu)上的要求等。
沈陽機(jī)床廠已知與翻臺(tái)固聯(lián)的連桿2的長(zhǎng)度L。—BC及其兩個(gè)位置B．G和B2C：，翻臺(tái)的對(duì)應(yīng)位置為I和Ⅱ，機(jī)構(gòu)由液壓缸驅(qū)動(dòng)，砂箱被翻轉(zhuǎn)到位置Ⅱ后托臺(tái)8上升接應(yīng)并起模。要求AD兩鉸鏈中心裝在水平線x---x上，試設(shè)計(jì)該翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
解：(1)選擇作圖比例尺n一實(shí)際尺寸／圖面尺寸，根據(jù)已知條件繪出兩連架桿位置B-C．和B,C,及x-x位置線。
（約分別連接B．凰和C，G并作它們的中垂線B．。和c。。分別與x-x交于A，D兩點(diǎn)。ABlC，D即為所求的機(jī)構(gòu)。
(3)由圖中量取各桿長(zhǎng)度并按作圖比例尺算出各桿實(shí)際長(zhǎng)度。得L們-P AB, Lir一p Dl L^D一“AD2．按給定搖桿兩極限位置設(shè)計(jì)曲柄播桿機(jī)構(gòu)圖4-3fi(a)是刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的示意圖。它是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與棘輪機(jī)構(gòu)的聯(lián)合應(yīng)用。當(dāng)刨床的滑枕往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，曲柄AB旋轉(zhuǎn)一圈，同時(shí)搖桿繞D點(diǎn)在兩極限位置C-D，C2D之間往復(fù)擺動(dòng)一次。沈陽機(jī)床廠在搖桿上裝有一個(gè)棘爪，從而使與進(jìn)給絲杠連在一起的棘輪向單方向轉(zhuǎn)過一個(gè)角度‘。由≠的大小決定進(jìn)給量的大小。
這種機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般是事先根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求定出曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心A和搖桿的擺動(dòng)中心D，并選定一個(gè)搖桿長(zhǎng)度CD和起始角p.然后根據(jù)最大進(jìn)給量的要求算出搖桿擺角p，即搖桿的兩個(gè)極限位置。沈陽機(jī)床廠根據(jù)這兩個(gè)極限位置的要求設(shè)計(jì)所需要的曲柄和連桿的長(zhǎng)度。
從上面分析知道，對(duì)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)搖桿處在極限位置時(shí)，連桿和曲柄必在一條直線上，這時(shí)從圖4-36(b)幾何關(guān)系中可得AG=/-r萬一z=/+r由此得r一號(hào)（-2麗，）/- 17(A z+Aj) 其中AC．和AG可以用作圖法直接量出。
當(dāng)機(jī)構(gòu)傳遞轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，確定了機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸之后，還應(yīng)檢查其最小傳動(dòng)角k。。是否在許可范圍內(nèi)。如果太小，則可通過調(diào)整曲柄軸A的位置達(dá)到。
3．沈陽機(jī)床廠按給定行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)四軒機(jī)構(gòu)
在設(shè)計(jì)具有急回特性的四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，通常接實(shí)際需要先給定行程速度變化系數(shù)K的數(shù)值，然后根據(jù)機(jī)構(gòu)在極限位置的幾何關(guān)系，結(jié)合有關(guān)輔助條件來確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的尺寸參數(shù)。
1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)已知條件：搖桿長(zhǎng)度Z。，擺角妒和行程速度變化系數(shù)K。設(shè)計(jì)喵柄搖桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是確定鉸鏈中心A點(diǎn)的位置，定出其他三桿的尺寸2．、如和“。其設(shè)計(jì)步驟如下：
由給定的行程速度變化系數(shù)K，按式(4-4)求出極位夾角口，日一180。等巖；如圖4 37所示，任選固定鉸鏈中心D的位置，由搖桿長(zhǎng)度￡和擺角p，作出搖桿兩個(gè)極限位置C1D和C,D,連接c，和C。，并作c．M垂直于c, c:，/e．GN一90。日，c。N與c．M相交于P點(diǎn)，由圖可見，/C,PC2一日；作△PC．G的外接圃，此圓上任取一點(diǎn)A作為柏柄的固定鉸鏈中心，連接AC-和AC：，因同一圓弧的圓周角相等，故么C．ACz-/C，PCz=0;因極限位置處于曲柄與連桿共線，故AC． -z：一z．，Ac。=z。+z．，從而得曲柄長(zhǎng)度￡，一曇（A c2一ACl）；再以A為圓心和f．為半徑作圓，交C．A的延長(zhǎng)線于B,，交C, A于B 2，即得且CI-Bz巴-fz及AD=“，由于A點(diǎn)是△PC,C。外接圓上任選的點(diǎn)，所以如果僅按行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)，可得無窮多的解。A點(diǎn)位置不同，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角的大小也不同，如果想得到良好的傳動(dòng)質(zhì)量，可按照最小傳動(dòng)角，或其他輔助條件來確定A點(diǎn)的位置。
2)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)已知條件：機(jī)架長(zhǎng)度f^D、行程速度變化系數(shù)K。設(shè)計(jì)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。牛頭刨床及沖床的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)就屬于此種情況。
導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極位夾角日等于導(dǎo)桿的擺角。，所需確定的尺寸是曲柄長(zhǎng)度/m。設(shè)計(jì)步驟如下：
由已知行程速度變化系數(shù)K，按式(4-4)求得極位夾角日（也就是擺角≯），日=180�；晌嵋欢�；任選固定鉸鏈中心D．以夾角廿作出導(dǎo)桿兩極限位置DB1和DB,； 作擺角口的平分線AD，并在線上取￡AD．得固定鉸鏈A的位置；過A點(diǎn)作導(dǎo)桿極限位置的垂線AB,或AB,，即得曲柄長(zhǎng)度‰。
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