欧阳治创编 2021.03.10 欧阳治创编 2021.03.10
具有最优传力性能的曲柄滑块机构的设计
时间2021.03.10 创作：欧阳治 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γmin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
1作者简介：宁海霞(1977-)，女，山东潍坊人，工程硕士，讲师，
研究方向：机械设计、复合材料
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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γmin的关系 1．最小传动角γmin的计算
曲柄滑块机构如图1所示，图中AB为曲柄，长度为a，BC为连杆，长度为b，偏心距为e。γ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γ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，γ值亦不同，最小传动角γmin出现在曲柄与滑块导路垂直的位置，其值为：
?min?cos?1(a?e) （1） b2．X和最小传动角γmin的关系
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。
计算极位夹角：??180?K?1 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AC1=x，x作为设计变量，一旦确定了
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A点的位置，a、b和e也就确定。下面找出a、b和e与设计变量x之间的关系。
图2
在△AC1C2中 因为 b?a?x
所以 H2?x2?(x?2a)2?2x(x?2a)cos?
x(cos??1)?H2?x2sin2?a?2 (2)
又因为
Ha?bx?2a?? sin?sin(?AC1C2)e/x所以e?sin?(x2?2a2)/H (3)
将b?x?a 代入 (1)
?min?cos?1(e?a) （4） x?a 将式（2）、（3）代入式（4），γmin仅为 x的函数，则可求得γmin的值。
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C1处： xmin=0
寻优区间终点在M点：
在 x 的取值范围内根据式（2）、（3）和（4）可求得x一一对应的γmin值。
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偏置曲柄滑块机构计算之欧阳治创编
