定氮仪消化炉在机械中常被用来节省空回行程的时间
杆机构(图 !")* 所示的等腰梯形机构即为一例)。 对于含有移动副的四杆机构,定氮仪消化炉根据机构演化原理,可认为移动副是转动中心 在无穷远处(在工程实践上可理解为足够远处)的转动副,而将机构转化为铰链 四杆机构来分析其曲柄存在的条件。 !"#"$ 平面四杆机构的特性 !" 急回特性及行程速比系数 图 !"#+ 所示为一曲柄摇杆机构,设曲柄 !" 为原动件,在其转动一周的过程 中,有两次与连杆共线,这时摇杆 $# 分别处于两极限位置 $) # 和 $# #。机构所 处的这两个位置称为极限位置。机构在两个极限位置时,原动件 !" 所夹的锐 !"# 平面四杆机构的基本工作特性 ,’ 角!称为极位夹角。 如图所示,当曲柄以等角速度"! 顺时针转过#! " !#$% &!时,摇杆将由位置 !! " 摆到 !’ ",其摆角为$,设所需时间为 #! ,! 点的平均速度为 $! ;当曲柄继续 转过#’ " !#$% (!时摇杆又从位置 !’ " 回到 !! ",摆角仍然是$,设所需时间为 图 )*’+ 曲柄摇杆机构的急回特性 #’ ,! 点的平均速度为 $’ ,由于曲柄为等 速转动,而#! ,#’ ,所以有 #! , #’ ,$’ , $! ,摇杆的这种运动性质称为急回运动。 为了表明急回运动的急回程度,可用反 正行程速比系数(简称行程速比系数或 行程速度变化系数)% 来衡量,即 % " $’ $! " !!!) ’ #’ !!!) ’ #! " #! #’ "#!# ’ " !#$% &! !#$%
(! ()*-) 上式表明,当机构存在极位夹角! 时,机构便具有急回运动特性。! 角愈 大,% 值愈大,机构的急回运动性质也愈显著。在图 )*’./ 所示的对心曲柄滑块 机构中,由于其!" $%,% " !,故无急回作用;而图 )*’.0 所示的偏置曲柄滑块机 构,因其!!$%,故有急回作用。在图 )*’# 所示的摆动导杆机构中,当曲柄 &! 两次转到与导杆垂直时,导杆处于两侧极位。由于其!!$%,故也有急回作用。 图 )*’. 曲柄滑块机构的急回特性 1+ 第!章 平面连杆机构及其设计 机构的这种急回作用,在机械中常被用来节省空回行程的时间,以提高劳动 生产率。例如在牛头刨床中采用摆动导杆机构就有这种目的。但要注意,急回 作用有方向性,当原动件的回转方向改变时,急回的行程也跟着改变。故在牛头 刨床等设备上都用明显的标志标出了原动件的正确回转方向。 图 !"#$ 导杆机构的 急回特性 对于一些要求具有急回运动性质的机械,如牛头 刨床、往复式运输机等,在设计时,要根据所需的行程 速比系数 ! 来设计,这时应先利用下式求出!角,然 后再设计各杆的尺寸。 ! % &$’( ! ) & ! * & (!"+) !" 压力角与传动角 在图 !"#, 所示的四杆机构中,若不考虑各运动 副中的摩擦力及构件重力和惯性力的影响,则由原动 件 "# 经连杆 #$ 传递到从动件 $% 上点 $ 的力 &,将 沿 #$ 方向,力 & 与点 $ 速度方向之间的夹角",称为 机构在此位置时的压力角。而连杆 #$ 和从动件 $% 之间所夹的锐角# 称为连杆机构在此位置时的传动角。# 和" 互为余角。传动 角# 愈大对机构的传力愈有利。所以在连杆机构中常用传动角的大小及其变 化情况来衡量机构传力性能的好坏。 图 !"#, 压力角与传动角 在机构运动过程中,传动角# 的大小是变化的,为了保证机构传力性能良 好,应使#-./!!’( 0 1’(;对于一些受力很小或不常使用的操纵机构,则可允许传 动角小些,只要不发生自锁即可。 对于曲柄摇杆机构,#-./ 出现在原动曲柄与机架共线的两位置之一,这时有 #& %"#& $& %& % 234456 ’# * (# )( ) ) *)# #’( (!"72) !"# 平面四杆机构的基本工作特性 ,7 当!!! "! # " #$%时 !! &!!! "! # & ’())*+ $! , %! -( & , ’)! !$% (./01) 或当!!! "! # 2 #$%时 !! &!!! "! # & 34$% - ’())*+ $! , %! -
( & , ’)! !$% (./0)) !3 和!! 中的较小者即为!567 。 由上式可见,传动角的大小与机构中各杆的长度有关,故可按给定的许用传 动角来设计四杆机构。 !" 死点位置 在图 ./8$ 所示的曲柄摇杆机构中,设以摇杆 "# 为原动件,则当连杆与从 动曲柄共线时(虚线位置),机构的传动角! & $%,这时原动件 "# 通过连杆作用 于从动件 (! 上的力恰好通过其回转中心,所以出现了不能使构件 (! 转动的 “顶死”现象,机构的这种位置称为死点。同样,对于曲柄滑块机构,当以滑块为 原动件时,若连杆与从动曲柄共线,机构也处于死点位置。 图 ./8$ 死点位置 为了使机构能顺利地通过死点而正常运转,必须采取适当的措施,如可采用 将两组以上的同样机构相互错开排列组合使用(如图 ./# 所示的机车车轮联动 机构,其两侧的曲柄滑块机构的曲柄位置相互错开了 #$%);也可采用安装飞轮加 大惯性的方法,借惯性作用使机构闯过死点(如图 ./8 所示的缝纫机踏板机构中 的大带轮即兼有飞轮的作用)等等。 在另一方面,在工程实践中,也常利用机构的死点来实现特定的工作要求。 如图 ./83 所示的飞机起落架机构,在机轮放下时,杆 !" 与 "# 成一直线,此时 机轮上虽受到很大的力,但由于机构处于死点位置,起落架不会反转(折回),这 可使飞机起落和停放更加可靠。图 ./8! 所示为轮椅的制动装置,当顺时针扳动 小手柄使制动刀压住车轮,可防止轮椅沿斜坡自动下滑。因机构处于自锁位置, 不会在制动力的作用下自动松脱,可始终维持制动状态。 #4 第!章 平面连杆机构及其设计 图 !"#$ 飞机起落架 图 !"#% 轮椅的制动装置 !"! 平面四杆机构的设计 !"!"# 平面四杆机构的设计的基本问题及设计方法 连杆机构设计的基本问题是根据给定的要求选定机构的形式,确定各构件 的尺寸,同时还要满足结构条件(如要求存在曲柄、杆长比恰当等)、动力条件(如 适当的传动角等)和运动连续条件等。