平面四杆机构急回特性研究

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是指当主动曲柄作等速转动时.机构中具有极限位置的从动件在其两极限位置间来 回运动的平均速度出现-快-慢的特性 急回特性的程度通常用行程速比系数 K来衡量。在工程机械应用中.可以应用急回特性缩短非生产时间.提高生产效率l平面四杆机构急回特性1.1极位夹角与行程速比系数平面四杆机构中，曲柄摇杆机构 、偏置曲柄滑块机构、摆动导杆机构等 ，除了都有-个作整周转动的曲柄外 .还有-个连架杆作往复运动.当曲柄作为原动件时.作为从动件的连架杆将出现两个极限位置 。

对应曲柄的两个位置间会有-个锐角.这个锐角被称为极位夹角 .通常用 0表示现行教科书中.对极位夹角的定义是以曲柄摇杆机构为例导出的.如图 l所示 .设曲柄 AB为原动件作匀速回转运动。则摇杆 CD为从动件作变速往复摆动 。

此时摇杆 CD分别位于 C D和 C 两个极限位置 摇杆在两个极限位置间的夹角 称为摆角.摇杆在两个作者简介 ：熊劲松(1976.)，工程师，从事机械设计与制造方面的教学与研 究工作。

收稿 日期 ：2013 03-18极限位置时.对应原动件曲柄 AB两位置之问所夹的锐角 0称为极位夹角。

C图 1 曲柄摇杆机构当曲柄 AB按顺时针以匀速从 AB，转到 AB，.转过角度为 l180。 ，此时摇杆从 C D转到 C ，设所需时间为 t。，则 C点的平均速度为 C ；当曲柄AB继续按顺时针以匀速从 AB 转动到AB ，转过角度为 180。0，此时摇杆从 C2D转到 C D，设所需时间为 t ，则 C点的平均速度为 C C2/f 。因为曲柄作匀速回转运动，经历的时间与其相应的转角成正比.由1> 2，得 tl>t2，所以 V2> 1，说明当原动件曲柄以匀速转动时.从动件摇杆作往复摆动的摆回速度大于摆去速度。为了表示从动件作往复运动时速度的不同.用：和 的比值 K(行程速比系数)来描述 ：：VA2：旦 ： ：虹 ： 墨 ： f1VI C1C2It1 t2 2 180。-0 、1"7 10180。 二Kl可以看出.由于 0。≤ ≤90o.所以 1≤K≤3.极位夹角 0与行程速比系数 的关系是： 越大. 越大 。

当 0等于 0时.K等于 1自动化应用 2013 7期 l l2系 -3e. -'&-：zb-案 1.2急回特性与极位夹角、行程速比系数的关系平面四杆机构中.当原动件曲柄以匀速转动时。

从动件摆 回速度 比摆去速度快的性质 .称为急 回特性。行程速比系数 K越大，0越大.从动件摆回速度比摆去速度就更快 .急回运动的相对程度越高 .所 以急回特性的程度通常用行程速比系数K来衡量行程速比系数 K与极位夹角 0之间存在--对应关系.急回特性和极位夹角 0密切相关.只要机构中曲柄的极位夹角 0>0，就有行程速比系数 K>I.机构就有急回特性：(1)00时，K1.从动件摆回速度和摆去速度-样快 .不存在急回特性.所以机构有急回特性的条件是行程速比系数 不等于 1(2)机构的急回运动特性撒于极位夹角 的大小 ，0越大，K越大，机构的急回程度越高。

(3) 是锐角，即0o≤ ≤9oo.所以 1≤K≤3，即理论上 可以最大为 3：但由于 越大.机构的急回程度越高，同时机构运动的稳定性就越差。实用中取 l

对-些有急回特性要求的机械 .设计时经常根据值按式(1)算出0角 ，再确定各杆尺寸。

2平面四杆机构急回特性在工程机械上的应用2.1急回特性和机构效率在工程机械应用中.经常利用平面四杆机构的急回特性来提高生产率、保证产品质量，通常的做法是使从动件的慢速运动行程为工作行程.而快速运动行程为空回行程 .实现机构工作行程的慢速进给和空间行程的快速退回.这样在保证生产质量的同时≮省了动力、缩短了非生产时间，提高了生产效率。例如，牛头刨床中的主运动机构、插床导杆机构和往复式运输机等。

从式(1)可以看出，只要改变极位夹角 的值 ，就可以得到不同的行程速比系数 K值 。 越大 .就可以实现更快的空回速度.急 回特性就更明显 ，机构的生产效率就更高。机构的效率 卵为：- ，-K1 (2)结合式(1)和式(2)，可以得到机构的效率和极位夹角 、行程速 比系数 K的关系，如表 1所示(取 1

表 1 机构效率 叼和 O，K关系表2.2急回特性在设计中的注意事项急回特性只有当从动件的去程为工作行程.回程为空回行程时才是有利的.对于从动件去程和回程都是工作回程的机械，例如风扇摇头机构 、有株距要求的播种机撒种机构、空调摆风机构等.急回特性可能没有益处甚至是有害的.要根据这些机械在实际应用中是要求小的急回特性 .还是要求无急回特性等因素来进行设计3结语只有系统地分析和正确对待平面四杆机构中存在的急回特性问题.才能提高应用机构急回特性的能力 .以便更加合理地进行平面四杆机构的设计和使用。