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平面连杆机构传动角的浅论
[摘 要] 在机械原理教学中,连杆机构的传力性能是其重要的基本性能之一,机构的传动角与压力角是关系到机构传力性能的重要参数。在连杆机构的应用中,要使机构具有较好的传动性能,满足所需要的动力要求,就必须尽可能地增大机构的最小传动角。本文涉及到传动角的判断,选择以及最小传动角的确定,以便更好的利用传动角提高连杆的传力性能。
[关键词] 机械原理 四杆机构 传动角
0 引言
机械原理这门课是培养学生具有机械基础知识及创新能力的技术基础课,在培养合格机械工程设计人才方面起着极其重要的作用。但是,学生普遍反映这门课比较难学。这主要是由于机械原理中概念众多而且复杂、抽象,因此理解起来比较困难。其中铰链四杆机构是平面连杆机构的基本形式,也是构成其他多杆机构的基础。学习平面连杆机构中铰链四杆机构知识是《机械原理》课程中让学生熟悉机械运动过程的最基本途径。因此,在教学中把铰链四杆机构的组成、工作原理、特点和其演化形式讲解清楚,对于学生了解机构的工作原理,运用其所学知识分析实际机构,提高其分析和解决问题的能力,提高对本课程的学习兴趣有着较大作用。其中铰链四杆机构的传力性能就是比较重要的概念之一,而传动角就是衡量传力性能的重要要参数之一,在此我们来探讨如何帮助学生更好的掌握这一特性。
1. 传动角的定义
要透彻的了解传动角,必须先清楚压力角的定义。关于机构的压力角,不仅在连杆机构中,而且在后面的凸轮机构和齿轮机构中都要用到这个概念,因此在一开始应准确地讲述清楚。
机构通常都具有传递和变换“力”的功能,由此功能显示出的特性称为传力特性。在工程应用中连杆机构除了要满足运动要求外,还应具有良好的传力性能,以减小结构尺寸和提高机械效率。力是通过构件和运动副传递的。下面在不计重力、惯性力和摩擦作用的前提下,分析曲柄摇杆机构的传力特性。如图1所示,主动曲柄的动力通过连杆作用于摇杆上的C点,驱动力F必然沿BC方向,将F分解为切线方向和径向方向两个分力和,切向分力与C点的运动方向同向。由图知:
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图1 曲柄摇杆机构的压力角和传动角