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1、具有最優(yōu)傳力性能的曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計
寧海霞作者簡介：寧海霞(1977-)，女，山東濰坊人，工程碩士，講師，研究方向：機械設(shè)計、復(fù)合材料
董萍
摘 要：在曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計中，將x作為設(shè)計變量，求出已知滑塊行程H，行程速比系數(shù)K時機構(gòu)傳力性能最優(yōu)的x值，使得最小傳動角γmin為最大，從而設(shè)計出此機構(gòu)。
關(guān)鍵詞：最優(yōu)傳力性能；曲柄滑塊機構(gòu)；行程速比系數(shù)；最小傳動角
機器種類很多，但它們都是由各種機構(gòu)組成的，曲柄滑塊機構(gòu)就是常用機構(gòu)之一。它有一個重要特點是具有急回特性。故按行程速比系數(shù)K設(shè)計具有最優(yōu)傳力性能的曲柄滑塊機構(gòu)是設(shè)計中常遇到的問題。本文將x作為設(shè)計變量，
2、給出了解決問題的方法。
一、x和最小傳動角γmin的關(guān)系
1．最小傳動角γmin的計算
曲柄滑塊機構(gòu)如圖1所示，圖中AB為曲柄，長度為a，BC為連桿，長度為b，偏心距為e。γ愈大，對機構(gòu)傳動愈有利，它是機構(gòu)傳動性能的重要指標(biāo)之一，工程上常以γ值來衡量機構(gòu)的傳力性能。
圖1
當(dāng)主動件為曲柄時，隨著其位置不同，γ值亦不同，最小傳動角γmin出現(xiàn)在曲柄與滑塊導(dǎo)路垂直的位置，其值為：
（1）
2．X和最小傳動角γmin的關(guān)系
設(shè)計一曲柄滑塊機構(gòu)，已知：
3、滑塊行程H，行程速比系數(shù)K，待定設(shè)計參數(shù)為a、b和e。
計算極位夾角：
根據(jù)已知條件，作出圖2，曲柄支點在圓周上，它的位置決定傳力性能，現(xiàn)設(shè)AC1=x，x作為設(shè)計變量，一旦確定了A點的位置，a、b和e也就確定。下面找出a、b和e與設(shè)計變量x之間的關(guān)系。
圖2
在△AC1C2中
因為
所以
(2)
又因為
所以 (3)
將 代入 (1)
4、 （4）
將式（2）、（3）代入式（4），γmin僅為 x的函數(shù)，則可求得γmin的值。
二、設(shè)計最優(yōu)傳力性能的曲柄滑塊機構(gòu)
設(shè)計變量 x的取值范圍。
尋優(yōu)區(qū)間起點在C1處：
xmin=0
尋優(yōu)區(qū)間終點在M點：
在 x 的取值范圍內(nèi)根據(jù)式（2）、（3）和（4）可求得x一一對應(yīng)的γmin值。
利用一維尋優(yōu)最優(yōu)化技術(shù)黃金分割法，來求γmin取極大值時的x值。
將γmin最大時的x值代入（2）、（3）求出a、e，由b=x+a求出b值。
三、設(shè)計實
5、例
試設(shè)計一曲柄滑塊機構(gòu)，已知滑塊行程H=50mm，行程速比系數(shù)K=1.5。求傳力性能最優(yōu)的曲柄滑塊機構(gòu)。
x的取值范圍為0～68.819mm，x=19.104mm時，γmin的最大值為
27.458。
曲柄a=22.537mm
連桿 b=41.641mm
偏心距 e=14.413
四、結(jié)論
本文結(jié)合圖解法和解析法把x作為設(shè)計變量，給出了根據(jù)行程速比系數(shù)K時最優(yōu)傳力性能的曲柄滑塊機構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計方法。
參考文獻：
[1]來瞞虔等.機械原理教學(xué)指南[M].北京：高等教育出版社，1998.
Design of the slider c
6、rank chain with Optimum Driving Performance
NING Hai-xia DONG Ping
Abstract: In this paper, the design variable x was used in the design of slider crank chain with the datum of ram stroke (H) and stroke velocity ration coefficient (K). Slider crank chain comes to its optimum driving performance as the minimum driving angle (γmin) gets up to the maximum. The corresponding x was got,and the according slider crank chain was projected.
Key words: optimum driving performance; slider crank chain; stroke velocity ratio coefficient; minimum driving angle
偏置曲柄滑塊機構(gòu)計算
