包裹機械詳細(xì)概述

1第一節(jié)概述第二節(jié)作往復(fù)運動的裹包執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計

明月幾時有，把酒問青天。不知天上宮闕，今夕是何年。我欲乘風(fēng)歸去。又恐瓊樓玉宇，高處不勝寒，起舞弄清影，何似在人間。轉(zhuǎn)朱閣，低綺戶，照無眠。不應(yīng)有恨，何事長向別時圓。人有悲歡離合，月有陰晴圓缺，此事古難全。但愿人長久，千里共嬋娟2裹包機的種類很多,隨著機器所完成的裹包方式及其包裝的物品和所用包裝材料的不同,各種裹包機的生產(chǎn)率有著很大的差異。但總的說來,其基本特點是:速度高(例如,糖果裹包機的生產(chǎn)率有的高達30pcs/s),應(yīng)設(shè)法改變機械動力特性(振動與噪聲)及潤滑磨損等問題;再有,執(zhí)行機構(gòu)多,要求各執(zhí)行機構(gòu)具有較高的運動精度和準(zhǔn)確的動作配合關(guān)系。因此,必須采用新技術(shù)不斷提高設(shè)計和制造裹包機的水平。

主頁下一頁第一節(jié)概述31)推料：將被包裝物品和包裝材料由供送工位移送到包裝工位。移送時,有的還要完成一些折紙工序。2)折紙：使包裝材料圍繞被包裝物品進行折疊裹包。根據(jù)折紙部位的不同,可分為端面折紙、側(cè)面折紙等。3)扭結(jié)：在圍繞被包裝物品裹成筒狀的包裝材料的端部,完成扭轉(zhuǎn)封閉。4)涂膠：將粘合劑涂在包裝材料上。5)熱封：對包裝材料加熱封合。6)切斷：將串連在一起的裹包件加以分離。7)成型：使包裝材料圍繞被包裝物品形成筒狀。8)纏包：將包裝材料纏繞在被包裝物品上。主頁下一頁裹包機主要完成的裹包操作:45一種折疊式裹包機的工藝路線圖,大體上表示用防潮玻璃紙裹包卷煙小包的全過程。輸送帶14將被包裝物品13送到工位Ⅰ,然后借水平步進式推料機構(gòu)12(參閱圖6.2所示)使之前移。送紙輥11的表面勻布許多與真空室相通的小孔,以便吸附包裝材料10并送至預(yù)定位置。當(dāng)推料板12將物品13推送到工位II時,包裝材料遂被固定折紙板裹成“ㄈ”形。接著,側(cè)面折紙板l向上運動將包裝材料折成“□”形。托板2上升后,將物品上移一定距離,包裝材料又被固定折紙板(圖中未示)折成“”形。在工位III,側(cè)面熱封器3將搭接在各個物品側(cè)面的包裝材料加以熱壓封合；待壘滿四個物品后,折角器9對移至頂部的物品兩端伸出的包裝材料進行折角,并將物品移向工位Ⅳ,在移送過程中由固定折角器(圖中未示)完成另一側(cè)折角。到工位Ⅵ,端面折紙板4將兩端下部的包裝材料向上折疊,然后托板5將物品向上推送,推送過程中兩端上部的包裝材料又被固定折紙板(圖中未示)折疊。在工位V,端面熱封器6和8對兩端的包裝材料熱壓封合；待壘滿四個物品后,由推板7將頂部的兩個已裹包好的成品輸出。舉一實例,作具體說明6

上一頁主頁下一頁傳動簡圖7

因要求側(cè)面折紙板1和端面折紙板6作同步運動,故將它們固聯(lián),由凸輪28驅(qū)動。托板2和7也作同步運動,故也將它們固聯(lián),由凸輪27驅(qū)動。側(cè)面熱封器5和端面熱封器9、11雖然工作行程方向各不相同,但其行程大小和工作時間是一致的,由圓柱凸輪3經(jīng)齒輪4同時驅(qū)動。折角器8由偏心輪13驅(qū)動。輸出推板10由凸輪12驅(qū)動。步進式推料機構(gòu)(即推料板23)借偏心輪26、29驅(qū)動按預(yù)定平面曲線軌跡運動,將被包裝物品由工位I逐次推送到工位Ⅱ為止(參閱圖6.l)。壓紙輥18和牽引輥24將包裝材料15和撕裂帶16夾緊并向前供送。切口刀19可將已粘合在包裝材料上的撕裂帶切成一個“U”形切口,它由一對非圓齒輪17傳動而作非勻速轉(zhuǎn)動,調(diào)節(jié)一對非圓齒輪17在其軸上的周向位置,能改變切口刀切撕裂帶時的角速度,從而可改變“U”形切口的長度。切紙刀20將包裝材料和撕裂帶切斷,由于牽引輥24的表面上勻布許多與真空室相通的小孔,所以包裝材料被切斷后仍被吸附在牽引輥表面上。當(dāng)牽引輥表面上的小孔轉(zhuǎn)至與送紙輥25接觸時被解除真空,包裝材料遂被送紙輥25(其表面也勻布許多與真空室相通的小孔)吸附過去,并被送到預(yù)定位置。

上一頁主頁下一頁8顯然,為了完成裹包操作,裹包執(zhí)行構(gòu)件與被包裝物品及包裝材料之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)南鄬\動。其中,有的物品及包裝材料不動,而執(zhí)行構(gòu)件運動；有的執(zhí)行構(gòu)件不動,而物品及包裝材料運動；還有的物品及包裝材料同執(zhí)行構(gòu)件都要運動,但速度互不相同。對靜止的執(zhí)行構(gòu)件,只需作結(jié)構(gòu)設(shè)計。而對運動的執(zhí)行構(gòu)件卻要根據(jù)裹包操作的要求,選擇和設(shè)計合適的機構(gòu)使之實現(xiàn)預(yù)期的運動規(guī)律。上一頁主頁下一頁9往復(fù)運動平面曲線運動空間曲線運動勻速轉(zhuǎn)動非勻速轉(zhuǎn)動上一頁主頁下一頁常見的裹包執(zhí)行構(gòu)件的運動形式書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟。10

對執(zhí)行構(gòu)件作往復(fù)運動的裹包執(zhí)行機構(gòu)有如下工作要求:1)位移:執(zhí)行構(gòu)件作直線或擺動往復(fù)運動的總位移量,分別用表示。2)動停時間:執(zhí)行構(gòu)件的工作行程和回程運動時間、停留時間及總位移量,都是已知值。根據(jù)工作行程或回程運動的起始端和終止端有無停留,可將往復(fù)運動分為:無停留往復(fù)運動;在行程的兩端和中途均無停留;單停留往復(fù)運動;只在行程的起始端或者終止端有停留;雙停留往復(fù)運動;在行程的兩端均有停留。上述三種往復(fù)運動是常用的。此外,還有在行程的中途作一次或多次停留的,或者在一個工作周期內(nèi)作多次不同行程和動停時間的往復(fù)運動等。3)運動速度:有兩種情況,一種為裹包操作要求執(zhí)行構(gòu)件必須按某種規(guī)律運動,如作等速運動,或與其它執(zhí)行構(gòu)件作同步運動等；另一種為裹包操作對執(zhí)行構(gòu)件的運動速度無特殊要求,則可根據(jù)工作條件和結(jié)構(gòu)自選合適的運動規(guī)律。裹包執(zhí)行機構(gòu)大都屬于后一種情況。

上一頁主頁下一頁第二節(jié)作往復(fù)運動的裹包執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計11

凸輪機構(gòu)工作可靠、布局方便,特別是它能使從動桿實現(xiàn)任意的運動規(guī)律,因而在裹包機中應(yīng)用廣泛。下面結(jié)合具體應(yīng)用，著重討論選擇從動系統(tǒng)的運動形式設(shè)計問題，而確定參數(shù)這個問題不作為重點。(一)從動系統(tǒng)的形式選擇從動系統(tǒng),要求構(gòu)件數(shù)目少、傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單。為此,應(yīng)盡量采用由凸輪直接驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件的方案。但這不是經(jīng)常能實現(xiàn)的。對設(shè)計裹包機來說,有時還必須通過中間傳動件,如執(zhí)行構(gòu)件遠(yuǎn)離凸輪軸、擺動執(zhí)行構(gòu)件的角位移過大、或者為減小凸輪幾何尺寸以及便于布局等可考慮如下四種中間傳動形式。上一頁主頁下一頁

一、凸輪機構(gòu)12.上一頁主頁

1.弧度型從動系統(tǒng)

如圖(a)、(b)所示,從動桿AB與執(zhí)行構(gòu)件的運動關(guān)系分別為:

式中:—從動桿的擺角；

—與從動桿固連的扇形齒輪節(jié)圓半徑；

s—直動執(zhí)行構(gòu)件的直線位移;

—擺動執(zhí)行構(gòu)件的角位移；

—與擺動執(zhí)行構(gòu)件固聯(lián)的扇形齒輪節(jié)圓半徑。

2.正弦型從動系統(tǒng)

如圖6.4所示,(a)圖為直動執(zhí)行構(gòu)件,當(dāng)從動桿AB處于行程中間位置時,若使它與執(zhí)行構(gòu)件的運動軌跡相垂直,則

同理,對于(b)圖所示的擺動執(zhí)行構(gòu)件,當(dāng)從動桿AB處于行程中間位置時,若使它與固定桿AD相重疊,則3.正切型從動系統(tǒng)

如圖6.5所示,(a)圖為直動執(zhí)行構(gòu)件,當(dāng)從動導(dǎo)桿AB處于行程中間位置時,若使它與直動執(zhí)行構(gòu)件的運動軌跡相垂直,則(6-7)(6-8)

同理,對于(b)圖所示的擺動執(zhí)行構(gòu)件,當(dāng)從動桿AB處于行程中間位置時,若使它與固定桿AD相重疊,則(6-9)(6-9)(6-9)(6-10)式中:e—從動桿的A點與直動執(zhí)行構(gòu)件滾子中心B的運動軌跡線之間的距離；

c—擺動執(zhí)行構(gòu)件的有效長度；

其余符號同前。

如圖6.6所示,(a)圖為直動執(zhí)行構(gòu)件,當(dāng)從動桿AB處于行程中間位置時(此時執(zhí)行構(gòu)件不一定處于行程中間位置),若使它與直動執(zhí)行構(gòu)件的運動運動軌跡相垂直,則

4.連桿型從動系統(tǒng)（6-11）式中:b—連桿BC的長度；

其余符號同前。

當(dāng)b較大,而又較小時,可用式(6-4)代替作近似計算。

（6-12）圖6.6從動型從動系統(tǒng)方案1-執(zhí)行構(gòu)件,2-從動桿,3-主動凸輪

對于圖6.6(b)所示的擺動執(zhí)行構(gòu)件,當(dāng)桿AB和CD各自的行程中間位置互相平行(不是兩桿件同時到達行程中間位置)時,則AB、CD兩桿件的運動關(guān)系式為

(6-14)以上四種從動系統(tǒng)的形式,都具有增大行程和便于總體布局的特點,不僅在凸輪機構(gòu)中被廣泛應(yīng)用,而且在連桿機構(gòu)中也經(jīng)常采用。(6-13)式中:β—從動桿AB處于行程中間位置與固定桿AD之間的夾角；

—桿AB的總擺角;

—桿CD的總擺角；

a、b、c、d—分別為桿AB、BC、CD、AD的有效長度。18.上一頁主頁(二)參數(shù)確定1.帶滾子直動從動桿盤形凸輪機構(gòu)

參見圖6.7,影響凸輪機構(gòu)傳動效率和推力系數(shù)的主要參數(shù)有:凸輪理論廓線基圓半徑,凸輪軸偏置距離e,直動從動桿的導(dǎo)軌長度及其最大懸臂長度。上述參數(shù)通常是按凸輪許用壓力角確定的,推程運動的許用壓力角一般可取30°。在實踐中,這種凸輪機構(gòu),往往壓力角并未超過許用值而推力系數(shù)(凸輪對直動從動桿的推力與從動桿所承受的載荷的比值)卻很大甚至自鎖的情況時有發(fā)生；也有凸輪壓力角超過許用值而工作情況卻良好。所以,按許用壓力角確定其參數(shù),是不夠妥善的。為此,特介紹一種按機構(gòu)傳動效率確定其參數(shù)的方法。19.上一頁主頁圖6.7直動從動桿盤形凸輪機構(gòu)簡圖

由圖可見,在推程運動中,從動桿所受的作用力為:

Q—從動桿的負(fù)載,包括工作阻力、有關(guān)構(gòu)件的重力和慣性力以及封閉力等

P—凸輪對從動桿的推力,理論上它通過凸輪與滾子的接觸點,并與滾子和銷軸的當(dāng)量摩擦圓相切。由于當(dāng)量摩擦圓半徑一般甚小,可近似認(rèn)為該力通過滾子中心A,亦即P與凸輪廓線的法線重合。

F—導(dǎo)軌對從動桿的反力,是和的合力。

(6-9)根據(jù)力的合成與平衡原理,F應(yīng)通過與的交點B及Q與P的交點A,由圖示幾何關(guān)系得:(6.15)式中:—從動桿與其導(dǎo)軌的當(dāng)量摩擦角；

—從動桿與其導(dǎo)軌的摩擦角；

—從動桿位移為s時的懸臂長度；C—從動桿的寬度或直徑。(6-16)計算結(jié)果表明,和相比其值甚小,可略去不計,則上式簡化為(6-16)(6-9)

根據(jù)Q、F、P三力平衡條件,得(6-17)

顯然,當(dāng)時,該機構(gòu)將產(chǎn)生自鎖。

假定從動桿與其導(dǎo)軌之間沒有摩擦,即,則(6-18)

這樣,可粗略地求出該機構(gòu)的傳動效率η為(6-19)式中:ξ—損失系數(shù),其許用值用[ξ]表示。

欲保證機構(gòu)有合理的傳動效率通常,可取(6-20)若用K表示推力系數(shù),則(6-21)

因為,故(6-22)

舉例:如圖6.7所示的凸輪機構(gòu),直動從動桿的推程為等速運動,已定參數(shù)為,從動桿與其導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)0.15。若按許用壓力角[α]=30°確定輪基圓半徑,則因其α和的最大值均發(fā)生在推程運動起始時刻,可由式(6-20)求得最大損失系數(shù)為計算結(jié)果表明:該機構(gòu)壓力角雖末超過許用值,但損失系數(shù)已大于l,機構(gòu)自鎖。由此可見,按許用壓力角確定參數(shù)是不可靠的。而按許用損失系數(shù)確定參數(shù),既可以保證有合理的傳動效率,也能保證推力系數(shù)不致過大。

因此,需要進一步討論按許用損失系數(shù)來確定有關(guān)參數(shù)。對圖示的偏置直動從動桿盤形凸輪機構(gòu)而言,設(shè)從動桿推程起始時刻凸輪的轉(zhuǎn)角為零,當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動角度后,從動桿的位移為s,不難導(dǎo)出(6-23)將式(6-23)、(6-16)代人式(6-20),并經(jīng)整理可得

(6-24)

為研究方便,再將上式無因次化,得

(6-25)式中:為與從動桿推程總位移相對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角(弧度)；S、V分別為從動桿推程無因次運動的位移與速度。又設(shè)φ為凸輪的無因次轉(zhuǎn)角,A為從動桿的無因次運動加速度。則無因次運動與實際運動的關(guān)系為:(6-26)

(6-27)

(6-28)

(6-29)

關(guān)于最大損失系數(shù),可能發(fā)生在推程的起始位置,即時刻。故由式(6-25)可得(6-30)但也有可能發(fā)生在ξ的極大值,

得

(6-31)

(6-32)當(dāng)凸輪機構(gòu)有關(guān)參數(shù)已確定時,便可利用式(6-30)、(6-31)、(6-32)驗算損失系數(shù)。

26.上一頁主頁當(dāng)參數(shù)一定時,可按[ξ]確定凸輪的基圓半徑Ra的許用最小值。方法是:先將式(6-31)和式(6-32)聯(lián)立,消去Ra后得

(6-33)

由上式求得值,將其代入式(6-32),經(jīng)整理得(6-34)

另外,還須滿足式(6-30)的要求,即(6-35)

當(dāng)然,應(yīng)從Rap、Ra0中選取較大者作為設(shè)計依據(jù)。27.上一頁主頁綜合上述,得出結(jié)論:1)愈小而愈大,則ξ愈小。若將從動桿設(shè)計成非懸臂的結(jié)構(gòu)形式,則亦即應(yīng)使。例如,當(dāng)[ξ]=0.2,時,須使

就是說,對于非懸臂結(jié)構(gòu),雖然凸輪的壓力角較大,但仍可有良好的傳動效率。而當(dāng)懸臂長度很大時,情況則相反。2)對于用槽凸輪形封閉的形式,因從動桿兩個方向的運動都是推程運動,通常取e≈0。對于力封閉的形式,凸輪軸應(yīng)按推程運動正向偏置,通常取,當(dāng)所取e值使Rap=Ra0時,則可以使凸輪獲得最小尺寸,此最佳偏距值可由式(6-33)、(6-34)、(6-35)聯(lián)立求得,不再贅述。283)凸輪的許用最小基圓半徑可按[ξ]求出。2.帶滾子直動從動桿圓柱凸輪機構(gòu)

圖6.8所示是將圓柱凸輪廓線展開后的帶滾子的直動從動桿圓柱凸輪機構(gòu)展開圖。

根據(jù)(6-36)

(6-37)

(6-38)圖6.8直動從動桿圓柱凸輪機構(gòu)展開圖

將式(6-38)對求導(dǎo),令,求與ξ的極大值相應(yīng)的值,整理后可得:(6-39)

(6-40)

(6-41)

3.按許用損失系數(shù)確定參數(shù)(1)弧度型從動系統(tǒng)

如圖8.9(a)所示,因?qū)?zhí)行構(gòu)件的驅(qū)動力F和執(zhí)行構(gòu)件的運動方向之間的夾角α恒等于齒輪齒條的壓力角,且執(zhí)行構(gòu)件的懸臂長度也為常量,故由式(6-16)可知(6-9)(2)正弦型從動系統(tǒng)

如圖6.9(b)所示,直動執(zhí)行構(gòu)件的受力情況為:所承受的工作載荷Q,驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件施動的力P,因滾子與其銷軸的當(dāng)量摩擦圓半徑甚小,近似認(rèn)為P與執(zhí)行構(gòu)件的運動方向平行；導(dǎo)軌對執(zhí)行構(gòu)件的作用力的合力F,它通過與的交點O,方向與執(zhí)行構(gòu)件的運動方向相反。將P、Q對點O求矩得(6-44)

解得

(6-45)

假定執(zhí)行構(gòu)件與其導(dǎo)軌之間沒有摩擦力,,則(6-46)故(6-47)式中（6-48）

則(6-43)例如,當(dāng)圖8.9直動執(zhí)行構(gòu)件受力圖

為保證ξ≤[ξ],應(yīng)使(6-49)式中:—滾子中心B至執(zhí)行構(gòu)件導(dǎo)軌中心線間的距離的最大值。

欲減小ξ,應(yīng)盡量減小。因此,當(dāng)桿且AB處于行程中間位置時,最好與執(zhí)行構(gòu)件的導(dǎo)軌垂直,且取。若是這樣,一般就無須檢驗ξ值。(3)正切型

如圖6.9(c)所示。若桿AC的行程中間位置與執(zhí)行構(gòu)件的導(dǎo)軌垂直,則滾于處于極左位置C時損失系數(shù)最大,即

因

故應(yīng)保證

(6-57)式中:Sm—直動執(zhí)行構(gòu)件的總行程。(4)連桿型

如圖6.9(d)所示,驅(qū)動直動執(zhí)行構(gòu)件運動的力P與執(zhí)行構(gòu)件運動方向的夾角α,等于連桿BC與執(zhí)行構(gòu)件導(dǎo)軌間的夾角。若桿AB的行程中間位置與執(zhí)行構(gòu)件的導(dǎo)軌相垂直,且取e≈a,由于α甚小,一般無須檢驗ξ值。

綜合上述,正弦型和連型稈從動系統(tǒng)均有較高的傳動效率,弧度型和正切型從動系統(tǒng)的傳動效率卻較低,須按[ξ]確定或校驗及的值。二、連桿機構(gòu)采用連桿機構(gòu)實現(xiàn)往復(fù)運動,輸入端是作等速轉(zhuǎn)動的曲柄,輸出端是作往復(fù)運動的裹包執(zhí)行構(gòu)件。由于連桿機構(gòu)具有容易制造、運轉(zhuǎn)較平穩(wěn)、使用壽命長,并能承受較大載荷以及適合高速等特點,在裹包機中的應(yīng)用日趨增多。但執(zhí)行構(gòu)件的運動速度變化規(guī)律不能任意選定,且結(jié)構(gòu)不夠緊湊。(一)無停留往復(fù)擺動

執(zhí)行構(gòu)件作無停留往復(fù)擺動,采用曲柄搖桿機構(gòu)和擺動導(dǎo)桿機構(gòu)最為簡單。但由于加工和布局等原因,常采用曲柄搖桿機構(gòu)。裹包操作對曲柄搖桿機構(gòu)的運動要求,主要有如下幾種1.給定曲柄與搖桿在外極限位置前(或后)的一對相應(yīng)角移量如圖6.10(a)所示為折紙機構(gòu)簡圖。折紙板l從開始折紙到折紙終了的擺角,曲柄轉(zhuǎn)角,據(jù)此,設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)ABCD各桿長。35圖6.10折紙機構(gòu)1-折紙板,2-紙,3-糖塊

圖(b)所示為該折紙機構(gòu)示意圖。當(dāng)折紙終了時,因折紙板已到達最高位置,故此時曲柄搖桿機構(gòu)應(yīng)處于外極限位置AB0C0D。這樣,當(dāng)折紙板由開始折紙位置運動到折紙終了位置時,要求搖桿CD由位置C1D運動到位置C0D,其轉(zhuǎn)角∠C1DC0=9°；而對于曲柄AB,若是沿順時針轉(zhuǎn)動,則轉(zhuǎn)角,而當(dāng)其沿逆時針轉(zhuǎn)動時,則轉(zhuǎn)角。但是,不管曲柄轉(zhuǎn)向如何,折紙工序所要求的曲柄與搖桿的一對相應(yīng)角移量,都處于外極限位置之前。因此,這可按給定的曲柄與搖稈在外極限位置前的一對相應(yīng)角移量,設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)各桿長。

另外,也有要求搖桿由外極限位置往回擺角度,相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為的。它相當(dāng)于(b)圖中搖桿由擺動到,曲柄則由轉(zhuǎn)動到。顯然,這一對相應(yīng)角移量是處于外極限位置之后。鑒于曲柄搖桿機構(gòu)的運動具有可逆性,因此,所給定的一對相應(yīng)角移量,無論是在外極限位置之前還是之后,實質(zhì)上都是一樣的。實用中,這類設(shè)計問題采用幾何法求解比較直觀,也便于檢查,其步驟大體如下：首先,判別所給定的曲柄與搖桿在外極限位置前(或后)的一對相應(yīng)角移量是轉(zhuǎn)向相同還是轉(zhuǎn)向相反。對(a)圖所示的折紙機構(gòu)來說,當(dāng)曲柄順時針轉(zhuǎn)動時,給定的一對相應(yīng)角移量為其轉(zhuǎn)向是相同的；當(dāng)曲柄逆時針轉(zhuǎn)動時,則給定的一對相應(yīng)角移量為,其轉(zhuǎn)向是相反的。下面就上述兩種情況分別加以討論。(l)轉(zhuǎn)向相同的求解給定曲柄與搖桿在外極限位置前(或后)的一對相應(yīng)角移量為,且它們的轉(zhuǎn)向相同。實際上,符合此條件的解可有無窮多個,現(xiàn)假定圖6.11所示的曲柄搖桿機構(gòu)ABCD是其中的一個解,為其外極限位置,則

以外極限位置的搖桿作參考平面(即把看作為固定桿),求這一對相應(yīng)角移量的相對極點,即:將四邊形繞點D回轉(zhuǎn)角度,使重合,得四邊形;分別作的中垂線物,此兩中垂線交點即為所求相對極點。

圖6.11給定的一對相應(yīng)角移量轉(zhuǎn)向相同的求解圖顯然,中垂線是的角平分線,即。又根據(jù)相對極點的性質(zhì),得的延長線AL與直線AD間的夾角為。綜上所述,參見圖6.12(a)所示,可以得出如下的求解步驟:圖6.12按給定外極限位置前(或后)一對相應(yīng)角移量的圖解1)作線段AD,它表示固定桿長度,A、D分別為曲柄和搖桿的支點。

2)求相對極點R:假定搖桿位于固定桿的上方,則過A、D兩點分別作AL和DK線。使,所得AL的延長線與DK的交點R,即為所求的相對極點。3)求搖桿的外極限位置:在AD上方的適當(dāng)位置選取一點,作為餃銷C的外極限位置。連接為搖桿的外極限位置,而為曲柄與連桿的長度之和。4)求曲柄搖桿機構(gòu)的外極限位置及桿長:鉸銷B的外極限位置必在的直線上過相對極點R作RN線,使兩線的交點即為所求點。這樣,所曲柄搖桿機構(gòu)的外極限位置為。用a、b、c、d分別表示曲柄、連桿、搖桿及固定桿的長度,即、。5)檢查壓力角是否超過許用值。通常取許用壓力角[α]=50°,高速及重載時取[α]=40°。若壓力角過大,可能是由于點的位置選擇不當(dāng),則應(yīng)重新選擇點；也有可能是由于給定的值不合理(如值過小或值過大),則應(yīng)修改給定值。

顯然,在給定的同時,還可以附加其他條件。例如,根據(jù)結(jié)構(gòu)條件給定搖桿長度,以及搖桿的外極限位置等。(2)轉(zhuǎn)向相反的求解

同理,參見圖6.12(b)所示,它的幾何法求解步驟如下:1)作線段AD,它表示固定桿長度。2)求相對極點R:作AL和DK線。使,所得AL與DK兩線的交點R。此點即是以外極限位置的搖桿為參考平面,并假定搖桿位于AD上方時,所給定的這一對相應(yīng)角移量的相對極點。421.給定曲柄與搖桿在外極限位置前(或后)的一對相應(yīng)角移量

如圖6.10(a)所示為折紙機構(gòu)簡圖。折紙板l從開始折紙到折紙終了的擺角,曲柄轉(zhuǎn)角,據(jù)此,設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)ABCD各桿長。圖(b)所示為該折紙機構(gòu)示意圖。當(dāng)折紙終了時,因折紙板已到達最高位置,故此時曲柄搖桿機構(gòu)應(yīng)處于外極限位置AB0C0D。這樣,當(dāng)折紙板由開始折紙位置運動到折紙終了位置時,要求搖桿CD由位置C1D運動到位置C0D,其轉(zhuǎn)角∠C1DC0=9°；而對于曲柄AB,若是沿順時針轉(zhuǎn)動,則轉(zhuǎn)角,而當(dāng)其沿逆時針轉(zhuǎn)動時,則轉(zhuǎn)角。但是,不管曲柄轉(zhuǎn)向如何,折紙工序所要求的曲柄與搖桿的一對相應(yīng)角移量,都處于外極限位置之前。因此,這可按給定的曲柄與搖稈在外極限位置前的一對相應(yīng)角移量,設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)各桿長。另外,也有要求搖桿由外極限位置往回擺角度,相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為的。它相當(dāng)于(b)圖中搖桿由擺動到,曲柄則由轉(zhuǎn)動到。顯然,這一對相應(yīng)角移量是處于外極限位置之后。鑒于曲柄搖桿機構(gòu)的運動具有可逆性,因此,所給定的一對相應(yīng)角移量,無論是在外極限位置之前還是之后,實質(zhì)上都是一樣的。

實用中,這類設(shè)計問題采用幾何法求解比較直觀,也便于檢查,其步驟大體如下：

首先,判別所給定的曲柄與搖桿在外極限位置前(或后)的一對相應(yīng)角移量是轉(zhuǎn)向相同還是轉(zhuǎn)向相反。對(a)圖所示的折紙機構(gòu)來說,當(dāng)曲柄順時針轉(zhuǎn)動時,給定的一對相應(yīng)角移量為,其轉(zhuǎn)向是相同的；當(dāng)曲柄逆時針轉(zhuǎn)動時,則給定的一對相應(yīng)角移量為,其轉(zhuǎn)向是相反的。下面就上述兩種情況分別加以討論。(l)轉(zhuǎn)向相同的求解給定曲柄與搖桿在外極限位置前(或后)的一對相應(yīng)角移量為,且它們的轉(zhuǎn)向相同。實際上,符合此條件的解可有無窮多個,現(xiàn)假定圖6.11所示的曲柄搖桿機構(gòu)ABCD是其中的一個解,為其外極限位置,則。

以外極限位置的搖桿作參考平面(即把看作為固定桿),求這一對相應(yīng)角移量的相對極點,即:將四邊形繞點D回轉(zhuǎn)角度,使重合,得四邊形;分別作的中垂線物,此兩中垂線交點即為所求相對極點。

顯然,中垂線是的角平分線,即。又根據(jù)相對極點的性質(zhì),得

的延長線AL與直線AD間的夾角為。

綜上所述,參見圖6.12(a)所示,可以得出如下的求解步驟:圖6.12按給定外極限位置前(或后)一對相應(yīng)角移量的圖解1)作線段AD,它表示固定桿長度,A、D分別為曲柄和搖桿的支點。2)求相對極點R:假定搖桿位于固定桿的上方,則過A、D兩點分別作AL和DK線。使,所得AL的延長線與DK的交點R,即為所求的相對極點。3)求搖桿的外極限位置:在AD上方的適當(dāng)位置選取一點,作為餃銷C的外極限位置。連接為搖桿的外極限位置,而為曲柄與連桿的長度之和。4)求曲柄搖桿機構(gòu)的外極限位置及桿長:鉸銷B的外極限位置必在的直線上。過相對極點R作RN線,使兩線的交點即為所求點。這樣,所求曲柄搖桿機構(gòu)的外極限位置為。

用a、b、c、d分別表示曲柄、連桿、搖桿及固定桿的長度,即、。5)檢查壓力角是否超過許用值。通常取許用壓力[α]=50°,高速及重載時取[α]=40°。若壓力角過大,可能是由于點的位置選擇不當(dāng),則應(yīng)重新選擇點；也有可能是由于給定的值不合理(如值過小或值過大),則應(yīng)修改給定值。顯然,在給定的同時,還可以附加其他條件。例如,根據(jù)結(jié)構(gòu)條件給定搖桿長度,以及搖桿的外極限位置等。(2)轉(zhuǎn)向相反的求解同理,參見圖6.12(b)所示,它的幾何法求解步驟如下:1)作線段AD,它表示固定桿長度。2)求相對極點R:作AL和DK線。使,所得AL與DK兩線的交點R。此點即是以外極限位置的搖桿為參考平面,并假定搖桿位于AD上方時,所給定的這一對相應(yīng)角移量的相對極點。3)求搖桿的外極限位置:在AD上方的適當(dāng)位置選取一點連接則為搖桿的外極限位置。4)求曲柄搖桿機構(gòu)的外極限位置及桿長:作RN線,使兩線的交點點。則為所求曲柄搖桿機構(gòu)的外極限位置。其中、5)檢查壓力角是否超過許用值。2.給定曲柄與搖桿在內(nèi)極限位置前(或后)的一對相應(yīng)角移量

如圖6.13所示的折紙機構(gòu),若折紙板由折紙起始至折紙終了的擺角為,與其相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為。由于拆紙終了時曲柄搖桿機構(gòu)處于內(nèi)極限位置,因此,這可按給定曲柄與搖桿在內(nèi)極限位置前(或后)的一對相應(yīng)角移量,設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)。圖6.13折紙機構(gòu)簡圖

其求解方法和步驟與前述的相同,即:1)判別所給定的一對相應(yīng)角移量的轉(zhuǎn)向是相同還是相反；2)以內(nèi)極限位置為參考平面,求這一對相應(yīng)角移量的相對極點；3)在適當(dāng)位置選取一點作為鉸銷C的內(nèi)極限位置；4)在線上取一點使(即),則即為所求曲柄搖桿機構(gòu)的內(nèi)極限位置；5)檢查壓力角。

在圖6.14中,(a)圖為轉(zhuǎn)向相同,而(b)圖為轉(zhuǎn)向相反,DK、AL、RN各線的方向都是假定搖桿處于固定桿上方求得。

設(shè)計舉例:有一折紙機構(gòu)如圖6.15(a)所示,折紙板為完成折紙須擺動15°,相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為90°。已知A、D兩支點的距離為200mm,折紙終了時的CD桿與AD桿的夾角為98°,[α]=50°,試設(shè)計曲柄搖稈機構(gòu)的其它三個桿的長度。

解:折紙終了時,曲柄搖桿機構(gòu)處于外極限位置,因此,它是給定曲柄與搖桿在外極限位置前的一對相應(yīng)角移量的設(shè)計問題,。折紙時,搖桿應(yīng)作順時針轉(zhuǎn)動,而曲柄作逆時針轉(zhuǎn)動,故這一對相應(yīng)角移量轉(zhuǎn)向相反,如圖6.12(b)和圖6.15(b)所示:1)取作圖比例為1:4,作固定桿AD＝200/4=50mm。2)作AL和DK線,使、,兩線相交于R點。3)根據(jù)題意,作線,使。并取搖桿實長為80mm(任意選取),按作圖比例,取=20mm。4)作RN線,使,得RN與線的交點,量得=4.5mm,=52mm。故曲柄AB和連桿BC的實長為量得值的四倍,即分別為18mm和208mm。5)檢查壓力角,如圖6.15(c)所示,最大傳動角為,最小傳動角,故最大壓力角末超過許用值,適用。圖6.14按給定內(nèi)極限位置前(或后)的一對相應(yīng)角移量的圖解

圖6.15折紙機構(gòu)的幾何法求解

3.給定曲柄與搖桿在極限位置前后的兩對相應(yīng)角移量圖6.16所示為某糖果裹包機的送糖機構(gòu)示意圖。推糖板2與接糖板5將糖塊3和包糖紙4夾緊,并將它們向左送入工序盤內(nèi)(圖中未示),移送的距離(弧長)為30mm。送糖(和紙)操作對兩個曲柄搖桿機構(gòu)、分別提出如下運動要求。圖6.16送糖機構(gòu)示意圖1-輸送帶,2-推搪板,3-糖塊,4-紙,5-接糖板曲柄搖桿機構(gòu)驅(qū)動推糖扳2作往復(fù)擺動,從開始推糖到推糖終了,搖桿的擺角(逆時針)9°,相應(yīng)的曲柄的轉(zhuǎn)角為90°,推糖終了時處于內(nèi)極限位置。另外,還要求推糖板由推糖終了位置往回擺動9°(回程運動),相應(yīng)的曲柄的轉(zhuǎn)角為85°。顯然,推糖工作行程曲柄與搖桿的一對相應(yīng)角移量(90°-9°)處于內(nèi)極限位置之前,而回程運動的一對相應(yīng)角移量(85°-9°)則處于內(nèi)極限位置之后。因此,這可按給定曲柄與搖桿在內(nèi)極限位置前后的兩對相應(yīng)角移量,設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)。對驅(qū)動接糖板5運動的曲柄搖桿機構(gòu)來說,接糖工作行程起始時,它處于圖示的外極限位置。在外極限位置后,接糖板5配合推糖板2將糖塊和紙夾緊向左運動的擺角為9°,相應(yīng)的曲柄的轉(zhuǎn)角為90°,這是工作行程。而在外極限位置前,搖桿順時針擺動9°到達圖示的外極限位置,要求相應(yīng)的曲柄的轉(zhuǎn)角為85°,這是回程運動。因此,這可按給定曲柄與搖桿在外極限位置前后的兩對相應(yīng)角移量,設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)。

對上述兩種情況分別做進一步討論。(1)給定曲柄與搖桿在外極限位置前后的兩對相應(yīng)角移量圖6.17曲柄與搖桿的兩對相應(yīng)角移量

先看圖6.17(a),若規(guī)定曲柄與搖桿的兩對相應(yīng)角移量為、。欲使它們處于外極限位置的前后,則應(yīng)使,如(b)圖所示。這樣,也可把看作是一對相應(yīng)角移量。所以,對于給定曲柄與搖桿在極限位置前后兩對相應(yīng)角移量的設(shè)計問題,實質(zhì)上可以認(rèn)為是給定了曲柄與搖桿的三對相應(yīng)角移量,求曲柄搖桿機構(gòu)。

由(b)圖可見,不管曲柄轉(zhuǎn)向如何,這一對相應(yīng)角移量總是轉(zhuǎn)向相同,而的一對相應(yīng)角移量總是轉(zhuǎn)向相反?，F(xiàn)分別用來表示轉(zhuǎn)向相同和轉(zhuǎn)向相反的兩對相應(yīng)角移量,即,,。

根據(jù)連桿機構(gòu)的幾何法綜合理論,對于給定曲柄與搖桿三對相應(yīng)角移量的設(shè)計問題,可利用中心曲線(又稱圓心曲線)或圓點曲線來求解。下面,簡要介紹用中心曲線求解的原理。

首先,以外極限位置的搖桿作為參考平面,對照圖6.17(b)和圖6.18,即可求出三對相應(yīng)角移量、、的六個相對極點:

1)的相對極點：作和DK線,使、,延長線則兩直線的交點為點。2)的相對極點：因與重合,與重合,故與重合。3)的相對極點：將四邊形和分別繞D點反轉(zhuǎn),使和轉(zhuǎn)至與重合,得到線段和。和兩位置的極點即為。顯然與點重合。簡言之。將AD線繞D點順時針轉(zhuǎn)角度后所得點即為。圖6.18圖解法求中心曲線

4)的相對極點：它與A點重合。5)的相對極點：作線,使, 兩直線的交點即為點。6)的相對極點：它與重合。然后,取[,]和[]這兩對相對對極組成對極四邊形。借此對極四邊形即可求得中心曲線。由圖6.18可見,DK線是線的中垂線,亦即相對對極[,]位于另一相對極[]連線的中垂線上。這樣,中心曲線分為兩支,一為直線DK;另一為圓弧,該圓弧的求法是：將對極四邊形的對邊和分別延長而交于π點。再作中垂線與DK線交于O點。以O(shè)為圓心,作半徑為OA的圓弧。搖桿兩鉸銷的外極限位置點D、必位于上述的中心曲線上。因D點已確定,則點必位于圓弧上。又因為上述中心曲線是假定搖桿處于AD的上方而求得的,再加上受曲柄存在條件以及壓力角的限制,故點只能在圓弧上的粗實線范圍內(nèi)選取。確定后,相應(yīng)的點也隨之確定。圖6.19按繪定外極限位置前后兩對相應(yīng)角移量的圖解

綜上所述,按照給定的曲柄與搖桿在外極限位置前后的兩對相應(yīng)角移量,求曲柄搖桿機構(gòu)的步驟如下：1)作線段AD,表示固定桿長度(如圖6.19所示)。2)求中心曲線:畫DK、AM兩直線，使，得到兩直線的交點O,以點O為圓心,OA為半徑作圓弧。

圖6.20按給定內(nèi)極限位置前后兩對相應(yīng)角移量的圖解1)作線段AD,表示固定桿長度;2)求中心曲線:畫AM和DK線,分別使,,以AM、DK兩直線的交點O為圓心,OA且為半徑畫圓弧。這是以內(nèi)極限位置的搖桿為參考平面,且假定搖桿處于固定桿上方時的中心曲線。3)求鉸銷C的內(nèi)限極位置點:在AD上方的圓弧上的適當(dāng)位置選取一點作為連接、為搖桿的內(nèi)極限位置。4)求曲柄搖桿機構(gòu)的內(nèi)極限位置及桿長:畫AL線,使得到AL的延長線與DK線的交點R,該點即為這一對相應(yīng)角移量的相對極點。再畫RN線,使=,得到RN線與延長線的交點。即為所求曲柄搖扦機構(gòu)的內(nèi)極限位置,,,,。5)檢查壓力角。若超過許用值,應(yīng)重新選取點。當(dāng)沒有滿足壓力角要求時,則需修正給定的值。4.給定搖桿總擺角與極位角

圖6.21(a)為控制糖果裹包機上工序盤的糖鉗作開閉運動的執(zhí)行機構(gòu)。曲柄AB為主動件,通過開鉗凸輪l驅(qū)動糖2作開閉運動。對曲柄搖桿機構(gòu)的運動要求是:曲柄AB沿逆時針每轉(zhuǎn)一圈,搖桿CD完成一次往復(fù)擺動,總行程。與搖桿逆時針擺動30°相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為(這時曲柄與搖桿轉(zhuǎn)向相同,故用表示)而與搖桿順時針擺動30°相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為170°(轉(zhuǎn)向相反,故用表示)。

這樣,極位角在確定機構(gòu)布局和曲柄轉(zhuǎn)向時應(yīng)盡量使θ為正值。這可按給定搖扦總擺角和極位角,求曲柄搖桿機構(gòu)。圖6.21開鉗機構(gòu)1-開鉗凸輪,2一糖鉗

參見圖6.22所示,幾何法求解步驟如下:1)作線段AD,表示固定桿長度。

圖6.22按給定搖桿總擺角和極位角的求解圖

2)求中心曲線和:畫AM、AM’和DK、DK’線,分別使,,得AM和DK兩線的交點。分別以O(shè)和為圓心,OA和(OA=)為半徑作圓弧和。3)求鉸銷C的外極限位置和內(nèi)極限位置、,在和上,分別取點,使,連接和,則分別為搖桿的外極限和內(nèi)極限位置,且。

4)求曲柄搖桿機構(gòu):在線上取點。使。則 為曲柄搖桿機構(gòu)得外極限位置,,, ,。5)檢查壓力角。由圖可見,令β為外極限位置得連桿與固定桿得夾角,則a、b、c、d存在如下關(guān)系:(6-51)(6-52)(6-53)

計算時,先選取適當(dāng)?shù)忙轮?再計算值,然后,確定四桿中任何一個桿長,其它三個桿件便可算出。(二)無停留住復(fù)移動

用連桿機構(gòu)驅(qū)動裹包執(zhí)行構(gòu)件作無停留往復(fù)移動,常見的有如下幾種類型。1.曲柄搖桿機構(gòu)與弧度型或正弦型、正切型及連桿型機構(gòu)串聯(lián)組合若將圖6.3(a)、6.4(a)、6.5(a)、6.6(a)所示的機構(gòu)中的桿AB,改用曲柄搖桿機構(gòu)驅(qū)動,即成為機構(gòu)的串聯(lián)組合。由于它們具有增大行程和便于布局等特點,故在包裝機中被廣泛采用。

例1曲柄搖桿機構(gòu)與弧度型機構(gòu)串聯(lián)組合。

圖6.23為圖6.22糖果裹包機的推糖機構(gòu)簡圖。推糖桿1將糖塊2由位置I推送到位置II,移送距離為32mm,相應(yīng)的曲柄AB的轉(zhuǎn)角為90°。而推糖桿由推糖終了位置后退32mm,相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為85°。已知固定桿AD=250mm,扇形齒輪節(jié)圓半徑R＝75mm,[α]=50°,試設(shè)計AB、BC、CD三個桿件的長度。圖6.23無停留往復(fù)移動的推糖機構(gòu)簡圖l-推糖桿,2-糖塊

解:根據(jù)題意,推糖桿的推程為32mm,相應(yīng)的扇形齒輪即搖桿CD的擺角為:,曲柄AB的轉(zhuǎn)角為90°。推糖桿回程運動(由推糖終了位置后退)32mm,相應(yīng)的搖桿擺角也為24.4°,曲柄轉(zhuǎn)角為85°。推糖至終了位置時,曲柄搖桿機構(gòu)ABCD應(yīng)處于外極限位置。因此,可按給定曲柄與搖桿在外極限位置前后的兩對相應(yīng)角移量來求曲柄搖桿機構(gòu)?，F(xiàn)曲柄沿順時針轉(zhuǎn)動,則推程時曲柄與搖桿轉(zhuǎn)向相同,回程時則轉(zhuǎn)向相反。從而可確定＝90°, =85°,

用幾何法求解,如圖6-24所示:圖2.24推糖機構(gòu)的幾何法作圖

1)取比例15作圖,畫直線。2)畫DK線,使。畫AM線,使=,得到DK、AM兩線的交點O。以O(shè)點為圓心,OA為半徑作圓弧。3)在圓弧上取適當(dāng)點,連接和。4)作AL線,使,得AL的延長線與DK線的交點R。再作RN線,使得RN和A兩線的交點。由圖上量得,,故求得曲柄實長 ,連桿實長=257.5mm,搖桿實長 。5)檢查壓力角:畫出圖6-24(b),量得,則 可用。附帶說明,從減小壓力角考慮,可將點沿圓弧取得偏上一些,以適當(dāng)增大,從而使值增大。但是,本例要求盡量減小曲柄尺寸,以便可將曲柄設(shè)計成偏心的結(jié)構(gòu)形式,所以不宜過長。例2曲柄搖桿機構(gòu)與正切型機構(gòu)組合。

圖4.25所示是糖果裹包機推糖機構(gòu)的另一種結(jié)構(gòu)。推糖桿將糖塊移送,相應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角為90°。當(dāng)推糖桿由推糖終了位置后退30mm時,相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為85°。已知AD＝180mm,要求開始推糖時桿DE處于的位置,且DE＝245mm, 。試設(shè)計AB、BC和CD桿長度及CD與ED間的夾角。

終了時,曲柄搖桿機構(gòu)ABCD處于外極限位置,因此可按給定的曲柄與搖桿在外極限位置前后的兩對相應(yīng)角移量,設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)。圖6.25推糖機構(gòu)簡圖

圖6.26推糖機構(gòu)的幾何法作圖1-推糖桿,2-糖塊

設(shè)推糖終了時刻的桿DE處于位置。由于推糖起始時刻的DE桿處于垂直位置,故推糖30mm相應(yīng)的DE桿擺角 。

推糖時搖桿與曲柄都作順時針轉(zhuǎn)動,而回程運動時則是轉(zhuǎn)向相反,故,=85°,。

同樣,可仿照上例幾何法求解,如圖6.26所示,求得各桿實長為a＝12mm,b=233.5mm,c=126.5mm,,適用。

對照圖6.25和圖6.26,推糖終了時刻的桿DE與固定桿DA之間的夾角應(yīng)為

故桿DE與桿DC之間的夾角。例3曲柄搖桿機構(gòu)與連桿型機構(gòu)串聯(lián)組合。

圖6.27所示是糖果裹包機的一種接糖機構(gòu)示意圖。它的接糖桿1與推糖機構(gòu)的推糖桿3配合,將糖塊2由位置I向右移送30mm而到達位置II,在此期間,曲柄AB的轉(zhuǎn)角為。而接糖桿1由接糖終了位置向左運動30mm到達接糖起始位置(回程)時,曲柄AB的轉(zhuǎn)角為85°。已知AD＝180mm,e＝245mm,DE＝245mm,接糖終了位置時桿DE位于垂直位置(它不是極限位置),且。試設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)。

圖6.27接糖機構(gòu)示意圖圖6.28接糖機構(gòu)的幾何法求解圖

解:先求與接糖桿工作行程30mm相對應(yīng)的搖桿擺角:因工作行程終了時的搖桿處于垂直位置,DE長度與工作行程相比甚大,故

鑒于接糖工作行程起始時的曲柄搖桿機構(gòu)ABCD處于圖示的內(nèi)極限位置,故可按給定的曲柄與搖桿在內(nèi)極限位置前后的兩對相應(yīng)角移量來設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)。又因工作行程曲柄與搖桿都沿順時針轉(zhuǎn)動,而回程運動的轉(zhuǎn)向相反,故, ,

如圖6.28所示,用幾何法求得曲柄搖桿機構(gòu)各桿實際長度a=20mm,b=163mm,c=160mm,適用。2．曲柄滑塊機構(gòu)

采用曲柄滑塊機構(gòu)驅(qū)動裹包執(zhí)行構(gòu)件作無停留往復(fù)移動,結(jié)構(gòu)最簡單。但由于它受到曲柄軸偏置距離的限制,而且沒有增大行程作用,以致它在裹包機中的應(yīng)用并不如前述的串聯(lián)組合機構(gòu)廣泛。對曲柄滑塊機構(gòu)的運動要求有如下幾種。(1)給定曲柄與滑塊在外極限位置前(或后)的一對相應(yīng)位移如圖6.29(a)所示,取為曲柄滑塊機構(gòu)的外極限位置,并給定滑塊位移量為s,相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為或。顯然,所給定的一對相應(yīng)位移量無論是在外極限位置前還是后,也無論曲柄的轉(zhuǎn)向是順時針還是逆時針,總可以歸結(jié)為兩種情況:(圖6.29(b))和（圖6.29(c))。圖6.29按給定外極限位置前(或后)一對相應(yīng)位移量的圖解

由于曲柄滑塊機構(gòu)實質(zhì)上是由曲柄搖桿機構(gòu)演化而來,由此,兩者的幾何法求解其原理基本一致。

對第一種情況(位于線的上側(cè)),它的幾何法求解,如圖6.29(b)所示,步驟如下:1)取點A表示曲柄的回轉(zhuǎn)中心。過A作x-y直角坐標(biāo)軸,使軸與滑塊的導(dǎo)軌平行。2)求這一對相對位移的相對極點R:作與y軸平行的直線,其間距為。再畫AL線,使其與y軸的夾角為。得到AL與兩線的交點R,該點即為以外極限位置的滑塊為參考平面,并假定滑抉位于y軸右方時這對相應(yīng)位移量的相對極點。3)求鉸銷C(即滑塊)的外極限位置:可在y軸右方的適當(dāng)區(qū)域內(nèi)任意選取一點作為點,連接和A兩點,則,而點與x軸間的距離為偏置距離e。點可選在x軸上或x軸的上下方,但為減小壓力角,e值不宜過大,而值不宜過小。4)求曲柄滑塊機構(gòu)的外極限位置及桿長:作RN線,使,得到RN與兩線的交點。則為所求曲柄滑塊機構(gòu)的外極限位置,。

5)檢查壓力角:應(yīng)滿足的要求（通常取 ）。當(dāng)滑塊的鉸銷C與其導(dǎo)軌的距離(懸臂長度)較大時,則應(yīng)檢驗其損失系數(shù),應(yīng)使。

對第二種情況(位于線的下側(cè)),如圖6.29(c)所示,它的幾何法求解步驟與第一種情況基本相同,只是AL和RN兩直線的方向有所不同。(2)給定曲柄與滑塊在內(nèi)極限位置前(或后)的一對相應(yīng)位移量

如圖6.30(a)所示,取為曲柄滑塊機構(gòu)的內(nèi)極限位置。而給定的一對相應(yīng)位移量,可能屬于,也有可能屬于。

它的幾何法求解步驟與前相同,但線和AL及RN線的位置和方向不同。(b)圖示出了一對相應(yīng)位移量屬于時的解法,(c)圖示出了一對相應(yīng)位移量屬于-時解法,不再贅述。圖6.30按給定內(nèi)極限位置前(或后)的—對相應(yīng)位移量的圖解

(3)給定曲柄與滑塊在外極限位置前后的兩對相應(yīng)位移量

如圖6.31(a)所示,取為外極限位置?，F(xiàn)給定曲柄與滑塊在外極限位置前后的兩對相應(yīng)位移量為、,且。可按給定曲柄與滑塊在外極限位置前后的兩對相應(yīng)位移量,設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)。如圖6.31(b)所示,它的幾何法求解步驟如下:圖6.31按給定外極限位置前后兩對相應(yīng)位移量的圖解

1)取一點A作為曲柄的回轉(zhuǎn)中心。以A為原點作直角坐標(biāo),使x軸與滑塊軌道平行。2)求中心曲線:畫與y軸平行的直線,使兩線的間距為。再作AM線使其與y軸的夾角為,得AM與兩線的交點O。以A為圓心,OA為半徑畫圓弧。此圓弧即是以外極限位置的滑塊作為參考平面,并假定滑塊位于y軸右方時,所給定的外極限位置前后兩對相應(yīng)位移量和()的中心曲線。顯然,當(dāng)時,變?yōu)榕cx軸重合的直線。3)求鉸銷C的外極限位置點:在y鈾右方的圓弧上的適當(dāng)位置取一點作為點。連接點和A,則A=a+b,點至x軸間的距離即為偏距e。4)求曲柄滑塊機構(gòu)的外極限位置及桿長:作AL線,使其與y軸的夾角為,得AL與線的交點R。再畫RN線,使,得RN與A兩線的交點。則為所求曲柄滑塊機構(gòu)的外極限位置, 。5)檢查壓力角。若壓力角超過許用值,應(yīng)重新選取點。假如沒有滿足壓力角要求的點時,說明給定的值相差太大,則應(yīng)作適當(dāng)修正。須注意兩點:1)上述求解步驟只適用于的情況。2)上述求解法是先設(shè)定了,即規(guī)定所給定的兩對相應(yīng)位移量中,曲柄轉(zhuǎn)角較大者用表示,較小者則用表示。并且,在圖6.31(a)中,假定了,故,.因而(b)圖中圓心點O和點總是位于x鈾的上方(時點位于x軸上)。但在設(shè)計中,也有給定的情況,這時(b)圖中點O和點應(yīng)位于x軸的下方。為使(b)圖所示圖解法普遍適用,可以按下述方法設(shè)計:

首先,根據(jù)給定的兩對相應(yīng)位移量以及曲柄回轉(zhuǎn)中心且的偏置方向來確定曲柄的轉(zhuǎn)向,或者根據(jù)給定的運動要求和曲柄轉(zhuǎn)向來確定曲柄回轉(zhuǎn)中心的A偏置方向。然后,按(b)圖所示的幾何法來求解曲柄和連桿的長度及偏置距離。就是說,(b)圖中支點且對滑塊的偏置方向并不一定與實際相符。例如,某裹包機的推料機構(gòu)運動簡圖如圖6.31(a)所示,工作行程要求滑塊由點運動至點,,相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為?；爻踢\動滑塊由點運動至點,,相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為。在圖示的偏置情況下,曲柄AB必須沿順時針轉(zhuǎn)動；若曲柄沿逆時針轉(zhuǎn)動,則必須使支點A偏置在線的上方。然后,令