武桐 李剛

摘 ? 要：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是用曲柄和滑塊來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的平面連桿機(jī)構(gòu)。此機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)﹑壓縮機(jī)﹑支架等機(jī)構(gòu)中。偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊具有急回特性。本文以某類小型電動(dòng)支架為研究對(duì)象，將傳動(dòng)部分應(yīng)用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)替代當(dāng)前的純滑塊機(jī)構(gòu)，并加以優(yōu)化，可以大大降低整個(gè)支架系統(tǒng)的摩擦損耗，提高運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力性能，使整體效率得到提升。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)支架 ?曲柄滑塊機(jī)構(gòu) ?結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ?摩擦損耗

中圖分類號(hào)：TH123 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（a）-0007-02

電動(dòng)支架是一種自動(dòng)化部件，廣泛應(yīng)用于小型自動(dòng)化設(shè)備及小型移動(dòng)機(jī)器人，作為其待機(jī)或進(jìn)行靜止工況下的支撐裝置。支架由兩只支撐臂組成，通過單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩支撐臂進(jìn)行同步動(dòng)作，將主機(jī)設(shè)備與地面支撐隔離。目前的此類電動(dòng)支架，受主機(jī)設(shè)備尺寸空間限制，要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)緊湊，為純滑塊傳動(dòng)。因此存在大量的摩擦損耗，使整體效率降低，且主要支撐件受力不合理，易造成變形。本文通過分析其不足，應(yīng)用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)原理，從降低摩擦損耗的宗旨出發(fā)，對(duì)電動(dòng)支架進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提升其運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能。

1 ?運(yùn)動(dòng)性能分析

運(yùn)動(dòng)性能優(yōu)化是為了提升支架的運(yùn)動(dòng)性能，使之在空載運(yùn)行期間實(shí)現(xiàn)快速急回，在負(fù)載運(yùn)行期間保證低速工進(jìn)[2]。優(yōu)化前后的支架模型如圖1所示，左為舊結(jié)構(gòu)，支撐臂運(yùn)動(dòng)依靠滑塊水平運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)與支撐臂一體的滑槽運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)支撐動(dòng)作。右為新結(jié)構(gòu)（曲柄滑塊機(jī)構(gòu)），滑塊通過鉸鏈與傳動(dòng)桿連接，傳動(dòng)桿與支撐臂鉸接，滑塊運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)支撐動(dòng)作。

2 ?動(dòng)力性能分析

從降低整個(gè)系統(tǒng)的功率損失出發(fā)，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減少摩擦損失，提高支架的動(dòng)力性能[3]，使電機(jī)提供的有用功率增加。在新舊支架結(jié)構(gòu)中，以滑塊為分析對(duì)象，進(jìn)行受力分析。找出結(jié)構(gòu)中最大摩擦損失處，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低磨擦面的摩擦系數(shù)μ（以滑塊為黃銅材料為例，摩擦系數(shù)由0.27降低至0.05）。結(jié)合圖2運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算，最終通過MATLAB進(jìn)行動(dòng)力曲線繪制，得到了新舊兩種結(jié)構(gòu)的動(dòng)力對(duì)比，如圖4所示。

曲線P1代表新結(jié)構(gòu)中電機(jī)輸出功率的變化，由圖可知，再同樣輸出有效功率的情況下，新結(jié)構(gòu)所需的系統(tǒng)總輸入功率要低，也就是功率效率高。所以新結(jié)構(gòu)具有較高的功率效率，動(dòng)力性能得到提升。

3 ?結(jié)語(yǔ)

本文通過運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力計(jì)算，對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析。可明確得出新結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)及具備優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能。摩擦損耗是影響動(dòng)力性能的主要因素，在做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該從降低運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的摩擦損耗方面考慮，以提高系統(tǒng)的功率效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 李亞南，王增勝，孔令云.基于MathCAD的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可視化研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2018，39（31）：191-192.

[2] 張啟城.基于內(nèi)燃機(jī)曲柄連桿的設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)分析[J].內(nèi)燃機(jī)與件，2018（19）：27-28.

[3] 張坤停，任子武，侯捷.基于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)變剛度關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析[J].機(jī)械與電子，2018，36（9）：77-80.