浅析平面双曲柄五杆机构死点位置_曲柄摇杆机构的死点位置

时间：2019-01-20 03:28:30　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：本文主要介绍了双曲柄平面五杆机构的死点位置的确定。简要介绍目前比较成熟的平面五杆机构双曲柄存在的充分必要条件，并且以平面四杆机构死点位置为基础，通过反证法进行推理分析，得出平面五杆机构的死点位置的三角形法。这对平面五杆机构的应用很有帮助。
　　关键词：平面五杆机构双曲柄；有条件曲柄；无条件曲柄；死点位置；三角形法a
　　中图分类号：TD401文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2008）33（c）-0046-01
　　
　　目前各高校在教授《机械原理》或《机械设计基础》时对平面连杆机构的工作特性（运动特性和传力特性），运动分析以及设计都是以平面四杆机构为例进行的。虽然平面四杆机构是应用最广泛、研究最深入的，但近年来，混合驱动机电系统成为当前机构学中一个热点，而二自由度平面五杆机构则是研究混合驱动机构的基础，它已经日益受到国内外学者的重视。混合驱动机电系统中一项关键技术是，如何保持系统按照两个电机的输入规律正常工作，这与平面五杆机构的死点位置有莫大的关系，本文就将介绍平面五杆机构的死点位置的确定，分析平面机构，以期能比较系统的了解这一概念。多数教材中给出的死点的概念是在四杆曲柄摇杆机构为例的基础上得来的，即当曲柄与连杆共线时，出现了传动角µ=0的情况，使从动件不能转动而出现“顶死”的现象[1]。本文研究五杆机构的死点也是对有曲柄而且是双曲柄的情况，故先对双曲柄是否存在进行了简单的推理，然后利用分析四杆机构的思维方法进行分析。这里本文先假设连接两个曲柄的部分出现某种几何关系（如共线，共面等等），然后从假设出发，具体分析如下：1.平面五杆机构的自由度：
　　F=3n-2p5-3p4………………………………………….(1)
　　可知，平面五杆机构有两个自由度，所以原动件的数目也是两个。由此，原动件能否成为曲柄，以及有几个曲柄成为我们分析平面五杆机构的关键所在。
　　2. 有条件曲柄和无条件曲柄：
　　同四杆机构类似，平面五杆机构也有曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种类型。但曲柄是否存在却有很大的不同。这与两个原动件的运动规律有密切联系，这里引入两个新概念：有条件曲柄：机构中某构件成为曲柄与其运动规律有关，则称该构件为有条件曲柄。无条件曲柄：机构中某构件成为曲柄与其运动规律无关，则称该构件为无条件曲柄 [2]。上述中的有条件和无条件均是指与原动件的规律关系。
　　3. 五杆机构双曲柄存在的条件:
　　如图1所示为一平面五杆机构，杆AB，BC，CD，DE，EA的长度分别为了L1，L2，L3，L4，L5。设原动件为AB和DE，杆AE为机架。
　　① AB成为曲柄的条件：我们把ABCD看成四杆机构分析[3]。则有BDmax=AD+L1 ；BDmin=AD-L1 ……………………(2)
　　在图1中,BD|L2-L3|………………………(3)
　　由(2)和(3)联立得 AB成为曲柄的条件：
　　L2-L3|+L1L2+L3 0L2+L3 0L2+L3 0L5时，我们同样可以推知。极限位置三角形BCD总是存在的。这里不证。显然，（6）是（7）的充分条件，满足（6）一定满足（7）。因此，双曲柄机构不会存在死点位置。
　　5.结论：经过分析，我们知道，当三角形BCD，而不是其他的任意三角形存在时，总有该平面五杆机构的成立，而且不会出现死点。这里把这一方法称为三角形法，或三角法。当平面五杆机构不满足这一条件时，便会出现死点。在平面四杆机构中（这里以把DE去除后形成的四杆机构为例），死点位置出现在从动件（即曲柄）与连杆在一条直线上时。所以，我们原先的假设是基本成立的。对于传动机构而言，机构有死点是不利的，应该采取一些措施使机构能够顺利通过死点位置。对于连续运转的机器，可以利用从动件的惯性来通过死点位置。如缝纫机踏板机构，蒸汽机车车轮联动机构。机构的死点位置有时却起到一定的积极作用，而且在实际中，往往利用这一特点来实现某些特定的工作要求。飞机起落架机构就是一例[1]。
　　作者单位：天津理工大学机械工程学院
　　作者简介：陈居杰（1986年-），男，汉族，山东禹城人，天津理工大学机械工程学院2005级本科生
　　
　　参考文献:
　　[1]申永胜.机械原理教程.北京.清华大学出版社.2005
　　[2]孟宪举,张策.平面五杆机构尺度分析[J].机械科学与技术.2003.22(2)238～240
　　[3]田汉民,张策,张新华.二自由度平面五杆机构的双曲柄存在条件[J].机械设计.2001.18(3):23～25
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