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职业教育机电一体化专业教学资源库
双曲柄机构应用—惯性筛
1.课程案例基本信息
课程案例名称双曲柄机构应用—惯性筛
课程案例编号
关键词双曲柄机构惯性筛
对应知识点连杆机构类型
2.课程案例
图1为惯性筛，图2为惯性筛机构运动简图，为六杆机构，其主体为双曲柄机构，当主动曲柄等速回转时，从动曲柄变速转动，使筛子获得加速度，产生往复直线运动，往复速度不同，筛子内的物体因惯性来回抖动，从而筛选分离物料。
图1 惯性筛图2 惯性筛机构运动简图。
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双曲柄机构应用—车门启闭机构
1.课程案例基本信息
课程案例名称双曲柄机构应用—车门启闭机构
课程案例编号
关键词双曲柄机构车门启闭反平行四边形机构
对应知识点连杆机构类型
2.课程案例
图1是公交车车门，采用反平行四边形机构，图2是车门启闭机构简图，主动曲柄等速转动，从动曲柄反向变速转动。
两曲柄同时转动，从而使固连在曲柄上的车门转动，实现两车门同时开启和闭合的动作。
图1 公交车车门图2 车门启闭机构简图。
双曲柄机构中设构件ab
1.不等长双曲柄机构。
说明：曲柄长度不等的双曲柄机构。
结构特点：无死点位置，有急回特性。
应用实例：惯性筛。
2.平行双曲柄机构。
说明：连杆与机架的长度相等且两曲柄长度相等、曲柄转向相同的双曲柄机构。
结构特点：有2个死点位置，无急回特性。
应用实例：天平。
3.反向双曲柄机构。
说明：连杆与机架的长度相等且两曲柄长度相等、曲柄转向相反的双曲柄机构。
结构特点：无死点位置，无急回特性。
运动特点：以长边为机架时，双曲柄的回转方向相反；以短边为机架时，双曲柄回转方向相同，两种情况下曲柄角速度均不等。
应用实例：汽车门启闭系统。
双曲柄机构原理22/,职流it)1997N~-4实铡分析与经验交流《讥辘设'1引言NGEXA_MPLESFEXPERIENCES双曲柄机构原理'方汪云(浙江省业乌谛经薪委员舍,文献6已对符合2r一a一Rz(R;1)的双曲柄机构(简称机构)进行了研究,觋提出珊曲柄原理.供同行们参考传统的论述中其提出了此机构形成赋理,未提出过系统的规律性问聪本文提出的机构原理概念,解决了机构杆长尺度区间同题,提出了反应机构传动特性需,,J,计算方法,推导出机梅的通用方程式和特定方程式,获得了符合特定方程机构识,且,L的传动规律;提出了机构原理囝,它直观地反应了机构杆长尺度的变化规律;显示了饥构方程的集合线及参照系;显示了机构五弧线的包络面积}对总包络面按比例进行系统的-,问隅的传动特性运算作图,得出了符合+一十,机构传动特性.(1)在某一特殊传动位置时.由四托尺度形成的几何关系能独立反应其尺度变化逸闻关系.便千直观地建立该机构方程式,从而形成了系统机构原理围{(2)设计符合某一集合区问的组合杆长参数,对机构方程在八个特殊位置转角进行电子计算机运算(3)将组合机构参数转角运算结果绘成坐标曲线围,从丽获得了其传动关系变化规律2机构坐标关系图1表示任一双逝柄机构,其直角坐标轴—,y--交点.为大曲_柄(最长杆)R一1的固定1996--01—08收到譬件一枫鞠拳与机一动力学..1H:铰接.其活动铰接为;翻定架杆(最短轩,为oD一.与一轴重台小曲柄6的由定铰接秀o,其.活动铰接为耳}连杆c的活动铰接为EA.四扦之比的关系为:-O<d<6乏c<只l口+R<6+舟+-Ⅱl^斗)d+6R审'本文着重讨沦十R<6+c机构关系.3八个特殊传动位置图1中.当小觑柄5与一轴重合后开始作顾时针转动为起始位置,转秘一商后铰接A,E分别处在一,一轴上,.2×4=8则有八个交点,双曲炳各自对其旋转中心D,01转过了八个圜心角.设}劈^tOAi=~…DAI盅∑∞+张…+奄3o1i《机械设计》l997№4宴铹分析与经验交流23 戽:局Og…E~OE1∑+2…+=3rioa各对应转动圆心角之比为:平均传动比:/,如/卢=14机构原理图作法如图2所示:(1)作出直角坐标轴,一Y一.轴交点为0,任取大曲柄R:1(或R=100),以0为圆心作出第四象限,R与,一轴相交点为A.,田2双曲辆审L构原理田O<<6f<R立1?d+乏+_<6+f(2)在第四象限内作得R值的正方形0_4.m ^,画出正方形的对角线Om,A.A,两线交点mt 由向.TE轴作垂线,得交点P,mP=OA/z.(3)以P圆心.P为的等分点,则以g/z为半径作半圆弧OmA..以m为圆心m为A.^ 的等分点,以.A/2为半径作半圆AA.,的变化区间为:O<a<R(4)在一Y轴上任取OO=a为固定机架杆,连接O.4.与P川线相交于O则OJA.=R十4 =M因点等分0A或.以为圆心r肘/2为半径怍半圆弧与Om线相交于,得诅OtE]A..(5)分别以0l,A为圆.以n为半径作弧与半圆弧相交于.v,.Ⅳ.旨在确定b,c大于的关系.…(6)连线(),E5=M/Z为该半圆的等分线,连l线Elo=A.:√2M,(7)四边形A.OOE:的几何方程式为矗R+一2,占=f=r,NN弧上任意点与0l,A.的连线夹角为,a一90.在被等分的两段弧上可任意取点有6乏c 无穷点,连接0,^的四边形方程为:,:=R-t-a+无宪性M=2r*唯一性当口一0时.弧omA.上任意点与0,连线为三角形.当E处在m点时为:M.一为最小值,R=fb+=2r中,r一R.L当n一时,呈正R的四边形,M.=√2R为最大值.r—R.(8)以0为圆心,取大于,小于/2值为半径作N同心的内,井弧Ⅳ,ⅣⅣ,设两弧的半径代号为.两弧与0延线交点为E:,.,E:分0与0,^连接,内弧连线夹角a2>90., 外弧的口<90..在同一朋值中作出三弧线的目的:①在各弧上设计组台机构参数,进行传动特性运算'.②将传动特性绘成坐标曲线,以利分析其变化规律;③比较其传动特性变化规律.由点构成的四边形,如分析A.OOE:,Ao0j.el的几何方程式为;Mr=+;2一(1一.o时)(唯一性)疟90.,6一—'…(9,在内,外弧Ⅳ.Ⅳ.,ⅣN上由点:,日分开的两段弧上任取的,,日,日,它们分4与0.,^的连线夹角a乏90.,6乏r,其通用的几何方程式为:一R+一q-c—2(无穷性)(10)日,,E:点为各弧土符台6;c=的中点,为该弧的参照点;mm为嗣的集合区间,即成为参照线.(11)分别以.9l,A.为圆心j;IR+a/2为半径作弧,以R为半径作弧.分别相交于orE:延线上得日,.以0为圆心.0宜舟半径作弧得ⅣⅣ弧由共五段弧包络的面积.为机构的集台面积.辘桷●与托由拳一24实例分析与经验交流《机械设计)1997N94 原理图显示:C1)系统的E位置与其它7个位置对同一机构为对应机构关系.<2)显示了机构扦长关系及其区间范围(3)当n—o时机构成三角形,R.一2r2,r—f可R,M.一R.当n—R时机构呈正方形,r=R,M.=√2R,r=R.(4)当已确定』lf.,即a值后,有M.=R+n构成的直角三角形,和由M.,a<6乏c<R构成的三角形组合成为无数个四边形.r(5)对已确定的』lf值后,可由』lf/2为半径,或大于,小于』lf./2为半径作以0为圆心的无数个阿心弧,如NN,NN,NⅣ…,各弧上的丘,其b,c夹角有,可分析乏90.有三种无数个值.又可归类为四种机构方程:~MrZ=:冀=;}②^,=舻+c}f住f),口=9.无穷性;f一@^,?2(1一..)2c~(I)]"二:l-.一,口乏9.无穷性}}一,④^,.+,…2ficco,;fl肌Ⅳ}上a壬90.无穷性J回式为通式方程.由同一』lf{值可构成一个机构区间面积}由系统的』lf.值组成系统的机构区间面积或包l络面. 积.(6)系统的』lf值,各弧的圆心0的区间为,,|E:(即M一+f2.a=9O.弧)的区间为mm(7)任一机构各显独有的传动特性且,(8)经系统研究,运算,作图表明,符合M一6z+f2的方程机构,其传动特性变化很有规律;有明确的传动特性参照系.可说它复盖了机构的组成型式,具有一种自然规律的特性,唷直接使用选用的价值.5E与E的关系证明双曲柄机构形成.的原理为:(1)四杆中最短杆与最长杆之和≤其它两杆长之和:(2)最短杆为固定杆.由图2中所椅成的机椅均为四边形.已反应各杆长的独立关系及位置定义.证明以上原理的奏质是把四边形韩变为三角形.在图2中把0线延长到等于R+n值.以其两端点为圆心.分别以b,c为半径作弧相交得三角形.机构旋转到E位置,均呈三角形,图3为且转到E的关系图田3机鞠与帕对压芰囊图3显示第四象限丘处在三弧上的任意机构与丘位置时的对应关系}三弧的半径经转换缩短半径长度,0,的计算公式为:符合M.一+一方程机构马=符合M=+一26啊0s口方程机构M;2r.一(1--co~)8=f=r,r..'...''...一,局:/一一''一,以,代表内,外半径..zTaR也!墨=,￡z_l口=0t内弧半径)(外弧半径),￡:一.J3R2--a2--ZaR参考文t':l阿切尔康.机攮盎者手爵.北京;机攮工业出簟社,1958 2电机工程手爵蕾辑委员会主.机械工爱手册t蕈l8t机犄遗毒与运动设计.西安交孟大学,.机攮工1出簟社. 19793t机械设计手册'眭旨蝈写组蕾.帆犄设计手爵.第二簟(修订)1987.44方往云.2r一a一1的双酋摘帆柯诺模图.机电工程. 1990.4''5方汪云.符2一=(R=i)双曲柄传动比函戢规律.机械设计.1995.il。
H P -2P -3n F L =2)1(-=K K N2/)(2/)(1212AC AC BC AC AC AB +=-=ϕΦ=h s 刚性、)cos 1(2ϕπΦ-=h s 柔性、)2sin21(ϕππϕΦ-Φ=h s 无CO C O w w 1221=πpm =1 啮合点间距实际啮合线段=ε)(2)(212121z z m d d a +=+=βc o s t n m m ='21211z z z z n n i k kk =='212z z z z n n n n n n ik HK H G HKH GH GK=--==松连接：][4/21σπσ≤=d F a紧横向连接：mfCF F F a ≥=0 ][4/3.121σπσ≤=d F a紧轴向连接：)(zAP F F F Fa E E E =+=][4/3.121σπσ≤=d F aααcos tan 211t a t r t F F F F d T F ===ββαtan cos tan 211t a t r t F F F F d T F ===δαδαsin tan cos tan 211t a t r m t F F F F d T F ===)(5.0)(5.0121z q m d d a +=+=md q 1=ad d d d a L 4)()(2221221-+++≈π2/)(210F F F += 1000/Fv P =11,121-=-=fafa faeFF ee FF紧边拉力：A F /11=σ 松边拉力：A F /22=σε)(60106Pf C f nL p t h =YFa XFr P +=正装：1压紧 F a1=F A +F s2 2放松F a2=F s2 1放松F a1=F s1 2压紧F a2=F s1+F A反装：1压紧 F a1=F A +F s2 2放松F a2=F s11放松F a1=F s1 2压紧F a2=F s1-F A双曲柄、曲柄摇杆、双摇杆机构 连杆与曲柄共线，从动件的α=90°齿轮机构的优点：使用的圆周速度和功率范围广；效率较高；传动比稳定。
