双摇杆机构摇杆极限位置的分析

双摇杆机构摇杆极限位置的分析双摇杆机构摇杆极限位置的分析双摇杆机构摇杆极限位置的分析双摇杆机构摇杆极限位置的分析韩忠义 (唐山学院机电工程系,河北唐山063000) 摘要:研究了双摇杆机构摇杆极限位置的确定方法,并以实例进行了验证. 关键词:铰链;曲柄;摇杆;极限位置中图分类号:TH112.1文献标识码:A文章编号:1672—349X(2004)01—0086—02 TheAnalysisoftheLimitPlaceaboutDouble—rockerMechanism HanZhong—yi (Departmentof...

双摇杆机构摇杆极限位置的分析双摇杆机构摇杆极限位置的分析双摇杆机构摇杆极限位置的分析韩忠义 (唐山学院机电工程系,河北唐山063000) 摘要:研究了双摇杆机构摇杆极限位置的确定方法,并以实例进行了验证. 关键词:铰链;曲柄;摇杆;极限位置中图分类号:TH112.1文献标识码:A文章编号:1672—349X(2004)01—0086—02 TheAnalysisoftheLimitPlaceaboutDouble—rockerMechanism HanZhong—yi (DepartmentofMachinery&Electronics.rngshanCollege,Tangsllan063000,China) Abstract:Thispaperstudiesthelimitplaceaboutdouble—rockermechanism.Verificationhasbeen carriedoutonthismethodwithconcreteexamples. KeyWords:hinge;brace;rocker;limitplace 双摇杆机构是铰链四杆机构中常见的形式之一,在机械中有特殊的意义.根据铰链四杆机构曲柄存在的条件【】_J(, 机构若成为双摇杆机构,可通过两种途径来实现: (1)各杆长度满足格拉肖夫判别式…,即最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和.且以最短杆的对边为机架,即可得到双摇杆机构.根据低副运动的可逆性原则,由于此时最短杆是双整转副构件,所以,连杆与两摇杆之间的转动副仍为整转副.因此摇杆的两极限位置分别位于连杆(最短杆)与另一摇杆的两次共线位置,即一次为连杆与摇杆重叠共线,另一次为连杆与摇杆的拉直共线,两摇杆的两极限位置与曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置的确定方法相同,很容易找到. (2)各杆长度不满足格拉肖夫判别式,即最短杆与最长杆长度之和大于其它两杆长度之和.则不论哪个构件为机架机构均为双摇杆机构.此时.机构中没有整转副存在,即两摇杆与连架杆及连杆之间的相对转动角度都小于360.. 关于第二种情况下,即不满足格拉肖夫判别式的两摇杆的极限位置的确定方法,一般教材没有详细介绍.然而,在如搅拌式洗衣机的搅拌机构中,要求摇杆(叶轮)的摆角很大 (>180),而用一般的曲柄摇杆机构很难实现.此时就要用到双摇杆机构来完成,而摇杆的摆角能否满足要求取决于摇杆极限位置. l 设计实例分析在铰链四杆机构ABCD中,已知BC,CD,AD的长度分别为50mm,35mm,30mm.若使该机构不满足格拉肖夫判别式而成为双摇杆机构,则AB杆的取值范围可分三种情况:(1)AB为最短杆,则30mm>^>15mm;(2)AB杆既不是最短杆也不是最长杆,则45mm>>30mm;(3)AB 杆为最长杆,则lab>55mm.下面用图解法分别讨论三种情况下,两摇杆的极限位置. 1.13Omm>l^B>15mm,取^B一20mm 因为B点轨迹为以以为圆心,AB杆长度为半径的圆弧;C点轨迹为以D为圆心,CD为半径的圆弧,所以当BC 与AB拉直共线时,CD应处于极限位置. 又:Z^B+Zw=20+50=70mm,Z^D+led=30+35= 65him 则:在?ACD中两边之和小于第三边,即?4CD不能成立. 所以机构中不会出现AB,BC拉直共线的情况.也就是说CD的极限位置不是AB,BC拉直共线的位置. 那么,AB,BC重叠共线时又怎样呢? 由w—^B=50—20=30mm,?一=35+30= 15mlTl. 因此?ACD中满足两边之差小于第三边的要求,则 ?ACD成立. 所以,AB,CD重叠共线为CD杆的一个极限位置. 同理,摇杆的另一极限位置处于AB,BC的另一次重叠共线的位置,如图1所示.CD杆的摆动范围应为图中cD 与CD所夹的钝角. 收稿日期:2003—09—15 作者简介:韩忠义(1966一),女,副教授,从事机械设计理论研究与教学工作. 第l期韩忠义:双摇杆机构摇杆极限位置的分析?87? 同理,可作出AB杆的两极限位置AB,AB,如图2所示. 图3摇杆CD的极限位置2图4摇杆AB的极限位置2 1.3,^B>55mm,取Ins一60mm 此时,>w为最长杆, 则当AB,BC重叠时,AC=—c一60—50=10mm, . 而?一^D=35—30—10m 即?ACD中两边之差小于第三边,则?ACD成立. 因此,CD杆的两极限位置位置为AB,BC重叠的两位置,如图5所示.对于摇杆AB的极限位置:BC,CD拉直共线时,在?ABD中,有lsc+?=50+35—85mm,lAB+l,ID=60 +3O一9Omm.两边之和大于第三边,?ABD成立.若BC. CD重叠共线,则:一cD一5O一35=l5mm,^—AD=60— 30=30mm.此时,出现两边之差大于第三边,因此?ABD 不成立. 也就是说,这种情况下,不会出现BC,CD重叠共线的情况.所以AB的两极限位置只能是BC,CD的两次拉直共线的位置.如图6所示. 2结论通过以上分析可得出如下结论: (1)由以上各图可直观地看出,双摇杆机构在运动过程中,两摇杆摆动范围相对机架对称. (2)摇杆的摆角为(设n=d,M,一b,?一c,nD—d.求 AB杆的摆角): 图5摇杆CD的极限位置3图6摇杆AB的极限位置3 当极限位置为BC,CD拉直共线时(见图6),有 rd.+d.一(6+c).1 一.L——J. 当极限位置为BC,CD重叠共线时见(图4),有 ~=2{180~--arccos[]}. (3)对不满足格拉肖夫判别式的双摇杆机构,连杆与摇杆的两次共线,不会出现一次拉直共线一次重叠共线,而是两次拉直共线或两次重叠共线.至于出现在何种情况下.则取决于各杆长度之间的关系. 参考文献 [1]孙桓,陈作模.机械原理[M].北京:高等教育出版社, 2OO1. (t-任编校:李聪明) (上接第75页)TL3侧面碳纤维布最大应变发展到6000, 时,梁发生了混凝土受压破坏,而此时并没有发生碳纤维布的剥离破坏. 3应注意的问题 (1)虽然实测到侧面纤维极限应变值小于底面粘贴纤维布的值,但是对于底面粘贴为一种有效的辅助手段. (2)纯弯段碳纤维布的破坏表明,侧面粘贴的纤维布不仅要保证端部锚固,纯弯段内也应加强锚固,以防止剥离破坏. (3)由于受弯梁基本保持平截面变形,接近中和轴的纤维布将作用很小,因此侧面粘贴设计时尽量靠近梁的底部. 一般控制在梁截面高度的1/3以内. 参考文献: [1]冯晓宇.碳纤维布加固T形钢筋混凝土梁受弯性能试验研究[D].唐山:河北理工学院.2003. (责任编校:李聪明)

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