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簡析基于CAD的偏置曲柄滑塊機構的設計與研究論文

時間:2021-04-14 20:07:31 論文 我要投稿

簡析基于CAD的偏置曲柄滑塊機構的設計與研究論文

  0引言

簡析基于CAD的偏置曲柄滑塊機構的設計與研究論文

  曲柄滑塊機構是指將轉動和移動進行相互轉換的平面連桿機構。在機器的設計中,曲柄滑塊機構得到了廣泛應用,該機構既可以將往復移動轉換為回轉運動;又可以將轉動轉換為往復移動。工程實踐中,對曲柄滑塊機構的設計是機構設計中的重要課題。該機構的設計一般采用的是解析計算法,該求解方法以列方程為主,進行求解,但在實際求解中,因為方程里的未知數較多,為多元多次方程,并含有三角函數,使求解過程復雜,計算量大,容易出錯,造成設計的效果不理想。本文采用CAD進行圖解法與解析法結合,對偏置曲柄滑塊機構進行設計,大大簡化了求解難度,提高了設計準確度。

  1機構的解析法設計

  設計要求舉例:設計一往返直線運動機構,返回的速度要比工作時的速度快,比值約1.5,往返的行程為50cm,且減速箱的軸心與工作平面的距離為15cm。綜合已知條件,可以選擇曲柄滑塊機構,具有往返直線運動的特點,另外根據條件作圖,可設計為偏置曲柄滑塊機構。

  圖中的AB桿和BC桿的長度都為未知,要根據已知條件,進行設計,可列公式,先進行往返速度的計算。根據行程速度變化系數K=(180°+θ)(/180°-θ)=1.5,可得θ=36°,根據角度繪制極限位置圖。

  求出AB桿和BC桿的長度,可根據已知條件,設BC桿為a,AB桿為b,圖2中∠CA2A1=a,列出方程:

  1)502=(a+b)2+(a-b)2-2(a+b)(a-b)cos36°;

  2)152+c2=(a-b)2;

  3)152+(c+50)2=(a+b)2。

  或者:

  1)502=(a+b)2+(a-b)2-2(a+b)(a-b)cos36°;

  2)15=(a+b)sinα

  3)15=(a-b)sin(α+36°)

  經過復雜的求解,得出:a=22.4;b=42.2;c=12.9;α=13°。

  這2組方程式解析a、b值都非常麻煩,過程不勝繁瑣,在此,可采用CAD的繪圖方法求解a、b值,通過幾何作圖,采用簡易方法求解,從而得出AB桿和BC桿的`長度。

  2偏置曲柄滑塊機構的CAD圖解法

  基于CAD的圖解法采用了作圖加計算的方法,步驟為:

  1)先根據行程為50,θ=36°,作水平線長50的垂直平分線,再作一個角度是90°-36°=54°的直線,與垂直平分線相交于一點,再以交點為圓心,畫圓經過長50的垂直平分線的端點。

  2)作水平線的平行線,距離15,與圓相交,連接交點與水平線的兩端點,并延長短線。

  3)進行簡單計算,(a+b)-(a-b)=2a,或者(a+b)+(ab)=2b也可以。在此采用前者,以E點為圓心,以EF為半徑畫圓,與EG相交于H點,再以HG為直徑畫圓。

  4)以E點為圓心,復制直徑為HG的圓,與EG相交于K點,測量EK和KG的長度,分別為22.43cm和42.18cm,即為a和b的數值,即曲柄和連桿的長度分別為22.43和42.18cm。

  3仿真分析

  按設計要求,及求出的曲柄和連桿的取值,進行機構的仿真,該機構運動靈活,滑塊在曲柄的驅動下,進行往返直線運動。

  4結語

  通過對偏置曲柄滑塊機構的求解分析,采用解析法與基于CAD的圖解法,并對二者進行了分析比較。相比解析法而言,基于CAD的圖解法在機構設計中有化繁為簡、化難為易的顯著特點,該設計方法不僅降低了設計難度,還提高了設計精度,提高了工作效率,在實際工作中具有重要的意義。

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