譚曉霞

摘要： 平面十桿曲柄滑塊機構(gòu)具有對稱性機構(gòu)特點，本論文設計了平面十桿曲柄滑塊機構(gòu)中的一個實例––棒料沖剪機，在給定結(jié)構(gòu)設計參數(shù)的情況下，推導出運動表達式，繪制運動曲線，分析棒料沖剪機的運動特性。

關(guān)鍵詞： 棒料沖剪機;平面十桿曲柄滑塊機構(gòu);運動特性

引言

曲柄壓力機的工作機構(gòu)是曲柄連桿，是通過傳動系統(tǒng)將電動機的運動和能量傳遞給曲軸，使曲軸作旋轉(zhuǎn)運動，并通過連桿使滑塊產(chǎn)生往復運動。由于機器的導軌與滑塊之間存在有間隙，滑塊并不會沿其整個導軌長度進行接觸工作，而是有一端呈傾斜狀態(tài)局部接觸，造成導軌與滑塊上的主動力之間存在一個夾角，而且會隨滑塊位移而變化的，所以會出現(xiàn)局部接觸區(qū)上發(fā)熱、產(chǎn)生很大的接觸應力和摩擦力，以致引起導軌面嚴重磨損，影響滑塊的位置精度要求。如果要增加導軌與滑塊之間的接觸面積，采取在滑塊的上、下端部增加彈性邊緣，能夠減小磨損，降低接觸應力和摩擦力，但橫向作用力依然會存在著，而且該力還會引起曲柄壓力機的橫向振動。因此本論文提出了棒料沖剪機，是一種平面十桿曲柄滑塊機構(gòu)，結(jié)構(gòu)具有對稱性，當工作阻力作用于滑塊的幾何中心線上時，滑塊與導軌之間沒有作用力，從而減輕了導軌的磨損、消除了機架的橫向振動，確保了滑塊獲得長時間的位置精度。棒料沖剪機的設計是根據(jù)平面十桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點和運動特性來展開的，設計和制造都較簡單，根據(jù)設計的參數(shù)推導出運動表達式，并計算出相應的運動分析結(jié)果，棒料沖剪機設計實例表明了該種機構(gòu)用作為機械壓力機工作機構(gòu)的優(yōu)越性。

分析平面十桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點

圖1所示是平面十桿機構(gòu)的運動簡圖，構(gòu)件總數(shù)N=10，自由度F=1，低副數(shù)PL =13，高副數(shù)PH=0。該機構(gòu)由主動桿1、機架10、二個Ⅱ級組（桿組6、7;桿組8、9）和一個Ⅲ級組（桿組2、3、4、5）組成。當曲柄的角位移Ψ1 =0時，該機構(gòu)對于x軸對稱，即h11=h12=250mm，h21=h22 =100mm，h31=h32=110mm，BD1=BD2=r3=250mm，BC1=BC2=a=100mm，D1E1=D2E2=r4=300mm， C1K1=C2K2=r5=250mm，r1=100mm，r2=300mm。根據(jù)圖示建立的直角坐標系，現(xiàn)進行機構(gòu)運動特性分析過程如下：

由以上表達式分析可得各位移角的表達式，的表達式中含有未知的位移角，的表達式中含有未知的位移角、、，的表達式中含有未知的位移角，的表達式中含有未知的位移角，所以只要知道了位移角的范圍，其他的位移角就可以求出來了，從圖1可以看到，桿1的轉(zhuǎn)動位移范圍是0°–360°，故的范圍是0°–360°，根據(jù)求出的各位移角，可以求出滑塊9的線位移，用曲線圖表達出來如下圖所示：

此式即為速度方程式，在經(jīng)過位置方程分析以后，上式中的角速度、、為未知量，故不可求解此方程，所以要用方程組對時間求一階導數(shù)來求解出各個未知的角速度。根據(jù)求出的各角速度，可以求出滑塊9的速度，用曲線圖表達出來如下圖所示：

此式即為加速度方程式，在經(jīng)過速度方程式分析以后，上式中的角速度、、為未知量，故不可求解此方程，所以要用方程組對時間求一階導數(shù)來求解出各個未知的角加速度。根據(jù)求出的各角加速度，可以求出滑塊9的加速度，用曲線圖表達出來如下圖所示：

結(jié)論

本設計通過分析平面十桿曲柄滑塊機構(gòu)對稱性的結(jié)構(gòu)特點，根據(jù)給出的參數(shù)來推導出棒料沖剪機的有關(guān)表達式，用CAD軟件繪制運動曲線圖，根據(jù)直觀的運動線圖，它可以查得任一瞬時機構(gòu)的運動參數(shù)，并可以清楚地看出機構(gòu)的運動變化情況，這使得分析過程清晰明了，更容易理解棒料沖剪機的工作原理。

參考文獻

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