平面连杆机构的运动分析

莫继学

摘要：

以典型平面连杆机构（牛头刨床机构）为研究对象，首先进行机构的运动分析，并列出相应方程，然后采用计算机C语言编程的方法，计算出机构中选定点的位移、速度，并绘出相关数据图像。

关键词：

连杆机构；位移；速度；计算机编程

中图分类号：

TB

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2014）18-0189-02

1 前言

平面连杆机构是现代机械中应用的最为广泛的一种典型机构。平面连杆机构的典型应用包括牛头刨床机构、缝纫机、颚式破碎机等。在研究平面连杆机构的过程中对机构上某个特定点的研究是必不可少的。然而在传统的研究方法中，手工计算不仅计算量大，而且极易出错。随着计算机技术的广泛普及，计算机逐渐成为分析研究典型机械结构的有力工具。因此本文力求通过C语言编程技术来对牛头刨床机构来进行简单运动分析。

2 牛头刨床机构运动分析

图1所示的为一牛头刨床。假设已知各构件的尺寸如表1所示，原动件1以匀角速度ω1=1rad/s沿着逆时针方向回转，试求各从动件的角位移、角速度和角加速度以及刨头C点的位移、速度的变化情况。

角速度变化较为平缓，保证刨头慢速、稳定工作；在220°～340°之间为回程阶段，角速度变化较快，以提高效率；4杆有4个角速度为0点，即4杆的速度方向改变了四次。

C点的位移、速度分析：在0°～200°范围内，C点位移曲线斜率的绝对值变化较小，说明此时C点速度及加速度的变化量不大，且保持在较小值。200°～260°范围内C点的速度变化量明显增大，由速度图像可以推知加速度在220°左右达到最大值后快速减小，并使其速度在260°左右达到最大，而后加速度反向缓慢增大，速度持续减小到零以后又开始反向增大。

① 工作行程为θ1：0°～220°，回程为θ1：220°～340 °；工作行程角度大于回程角度，工作效率较高；

② 工作行程阶段，刨头C点位移的变化较为平稳，速度可以近似看为匀速，而加速度变化不大，刨头受力比较稳定，满足可靠性要求；

③ 回程阶段不带负载，刨头C点位移的变化较快但平稳，允许较大的速度变化值，可以推知没有刚性冲击，也没有柔性冲击，受力方向及大小改变较大的位置为回程的初始部分，这也体现了牛头刨床急回慢进的特点。

参考文献

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