偏置曲柄滑块机构计算

1、12 具有最优传力性能的曲柄滑块机构的设计宁海霞1董萍摘要：在曲柄滑块机构的设计中，将x作为设计变量，求出已知滑块行程H，行程速比系数K时机构传力性能最优的x值，使得最小传动角Ymin为最大，从而设计出此机构。关键词：最优传力性能；曲柄滑块机构；行程速比系数；最小传动角机器种类很多，但它们都是由各种机构组成的，曲柄滑块机构就是常用机构之一。它有一个重要特点是具有急回特性。故按行程速比系数K设计具有最优传力性能的曲柄滑块机构是设计中常遇到的问题。本文将x作为设计变量，给出了解决问题的方法。一、x和最小传动角Y的关系min1.最小传动角Y的计算min曲柄滑块机构如图1所示，图中AB为曲柄，长度为a

2、,BC为连杆，长度为b,偏心距为e。Y愈大，对机构传动愈有利，它是机构传动性能的重要指标之一，工程上常以Y值来衡量机构的传力性能。图1当主动件为曲柄时，随着其位置不同，Y值亦不同，最小传动角Y出现min在曲柄与滑块导路垂直的位置，其值为：1)Y=COS-1+)minb2.X和最小传动角Y的关系min设计一曲柄滑块机构，已知：滑块行程H,行程速比系数K,待定设计参数为a、b和e。K一1计算极位夹角：0=180。一K+1根据已知条件，作出图2,曲柄支点在圆周上，它的位置决定传力性能，现设AC=x，x作为设计变量，一旦确定了A点的位置，a、b和e也就确定。下1面找出a、b和e与设计变量x之间的关系。

3、图2在AACC中(2) H2=(b一a)2+(b+a)2一2(b-a)(b+a)cos0因为ba二x所以H2=x2+(x+2a)2一2x(x+2a)cos0 x(cos01)+斗H2x2sin20a二2a+b又因为角二sin（ZACC）二12x+2ae/x所以e=sin0（x2+2a2）/H将b二x+a代入Y=cos1（e+a）minx+a将式（2）、（3）代入式（4），4）(3)仅为minx的函数，则可求得Y的值。min二、设计最优传力性能的曲柄滑块机构设计变量x的取值范围。寻优区间起点在C处:1x=0min寻优区间终点在M点:Hx=maxtg0在x的取值范围内根据式（2）、（3）和（4）可

4、求得X对应的Y值。min利用一维寻优最优化技术黄金分割法，来求Y取极大值时的x值。min将Y最大时的x值代入（2）、（3）求出a、e,由b=x+a求出b值。min三、设计实例试设计一曲柄滑块机构，已知滑块行程H=50mm，行程速比系数K=1.5。求传力性能最优的曲柄滑块机构。x的取值范围为068.819mm，x=19.104mm时，Y的最大值为min27.458。曲柄a=22.537mm连杆b=41.641mm 偏心距e=14.413四、结论本文结合图解法和解析法把X作为设计变量，给出了根据行程速比系数K时最优传力性能的曲柄滑块机构的最优设计方法。参考文献：1来瞒虔等机械原理教学指南M.北京：

5、高等教育出版社，1998.DesignoftheslidercrankchainwithOptimumDrivingPerformanceNINGHai-xiaDONGPingAbstract:Inthispaper,thedesignvariablexwasusedinthedesignofslidercrankchainwiththedatumoframstroke(H)andstrokevelocityrationcoefficient(K).Slidercrankchaincomestoitsoptimumdrivingperformanceastheminimumdrivinganglem(Ygetsuptothemaximum.Thecorrespondingxwasgot,andtheaccordingslidercrankchainwasprojected.Keywords:optimumdr