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引言

曲柄搖桿機構(gòu)具有較高的承載能力，耐磨損、壽命長及制造方便等特點，所以，它在裹包機中普遍應(yīng)用。該機構(gòu)的設(shè)計十分復(fù)雜，它的設(shè)計好壞對整個裹包機影響很大。國內(nèi)外許多學(xué)者對曲柄搖桿機構(gòu)的設(shè)計作了大量工作，取得了很多成果，儲寧啟[1]等采用圖解法進行設(shè)計， 但步驟較多且邏輯性差，不便于設(shè)計人員理解和掌握。熊濱生[2]采用數(shù)學(xué)的設(shè)計方法進行設(shè)計，計算過程很復(fù)雜，很難操作，且針對性不強，MING LUN[3]對曲柄搖桿機構(gòu)進行了解析法動力學(xué)設(shè)計，得到了對運動要求很復(fù)雜時的簡便算法。給定外極限位置設(shè)計四桿機構(gòu)是包裝機械中較常見的情況。本文基于在外極限給定兩對相應(yīng)位移量情況下，試圖針對上述問題進行解析法設(shè)計。

給定兩對相應(yīng)角移量曲柄搖桿機構(gòu)問題的描述

如圖 1 所示的曲柄搖桿機構(gòu)，取 AB0C0 為外極限位置?，F(xiàn)給定曲柄與搖桿在外極限位置前后的兩對相應(yīng)角移量為ÐB1 AC0 (j1 ) - ÐC1 DC 0 (; 1 ) , ÐB1 AC0 (j2 ) - ÐC1 DC 0 (; 2 )

; 1  =; 2   = ; 。j1  -;1 對應(yīng)曲柄與搖桿轉(zhuǎn)向相同時的一對角移量， j2  -; 2 對應(yīng)曲柄與搖

桿轉(zhuǎn)向相反時的另一對角移量，按給定在外極限位置前后的這兩對相應(yīng)角移量，試設(shè)計滿足要求曲柄搖桿機構(gòu) 。

基金項目：國家“十一五”重大科技支撐項目，多功能農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施研制項目資助，生物質(zhì)集儲和加工利用技術(shù)裝備研究與開發(fā)課題資助，編號：2006BAD11A11作者簡介：高德，男，1963—，教授，主要研究方向：包裝機械設(shè)計及動力學(xué)。

給定兩對相應(yīng)角移量曲柄搖桿機構(gòu)解析法設(shè)計

計算實例

當曲柄順時針轉(zhuǎn)到外極限位置時，曲柄轉(zhuǎn)角90o ，搖桿同向轉(zhuǎn)動24.4o ，曲柄繼續(xù)轉(zhuǎn)動

85o 時，搖桿又擺動到起始的位置，固定桿長為250mm，試設(shè)計要求的曲柄搖桿機構(gòu). 分析如下：

由題意知，j   = 90o ，j   = 85o ，;  = 24.4o ， d = 250mm，

對應(yīng)不同的β值,得到不同的結(jié)果，計算結(jié)果如表 1 所示。

表 1 解析法計算的結(jié)果

Tab.1 The outcome of using analytical method

給定兩對相應(yīng)位移量曲柄搖桿機構(gòu)圖解法驗證

圖解法步驟如下 ：

作線段 AD ，表示固定桿長度求中心曲線

2 2 2得到兩直線的交點O ，以O(shè) 為圓心，以O(shè)A 為半徑作圓弧C0 。

求鉸銷 C 的外極限位置 C0 ：在圓弧的適當位置取一點作為 c0 點。連接點C0 A，C0 D ， AC0 = a + b, C0 D 為桿的外極限位置。

求各桿的長：作 AL 線，使ÐLAD =得 AL 的延長線與 DK 線的交點 R ，再畫線，使ÐNRC 0 = ÐARD 得與 AC0 兩線的交點 B0 。 AB0 = a, B0C0 = b 。C0 D = c