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基于最大驱动力矩的曲柄摇块机构解析综合

格式:DOC 上传日期:2022-08-22 02:39:23
基于最大驱动力矩的曲柄摇块机构解析综合
时间:2022-08-22 02:39:23     小编:程天海

曲柄摇块机构作为一种典型的平面机构,具有广泛的应用背景。如图 1 所示,将连杆OB 作为主动件,由移动副驱动。当连杆 OB 的长度变化时,曲柄 BA 在B1AB2范围内摆动。

对于相同的曲柄摆动范围,使用不同的设计准则,可得到不同的构件尺寸,对应着不同

的力学性能。

本文以最大输出力矩为准则,使用解析方法对曲柄摇块机构进行机构综合,所得结果可使在给定摆动范围内曲柄输出最大平均力矩,在摆角中间曲柄具有最大输出力矩。

1 最大输出力矩下的机构构型

如图 1 所示,连杆 OB 处于不同长度时,曲柄 AB 位于不同位置。

曲柄在一定范围内摆动,在某构型处,连杆与曲柄正交时,曲柄可获得最大输出力矩,即FR=1;进一步,当该构型的曲柄处于摆动范围的两个极限位置中间时,在摆动范围中曲柄有几乎最大的平均输出力矩。上述称为最大输出力矩准则。

2 机构解析分析

在给定曲柄摆角 的情况下,式(8)是关于油缸行程 L0、机架长度 a 和曲柄长度 r 的非线性二次方程组。它有无数组解,需根据工作要求事先确定其中一个变量值,才能求解方程,这时方程的解不唯一,有 16 组解。由于式(8)为非线性二次方程组,需要用数值方法求解。

3 实例计算

某机械手中的一个关节采用曲柄摇块机构实现。给定 /3、c=200。根据应用要求给定曲柄长度 r=70,使用数值方法确定油缸行程L0和机架长度 a。方程有 16 组解,其有效解为L0=120.72、a=385.82。

4 结论

针对典型的以连杆为主动件的曲柄摇块机构,本文提出最大输出力矩设计准则。在给定的曲柄摆角下,可对机构参数进行优化,使机构的驱动得到更加有效利用。

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