基于最大驱动力矩的曲柄摇块机构解析综合

曲柄摇♥块机构作为一种典型的平面机构，具有广泛的应用背景。如图 1 所示，将连杆OB 作为主动件，由移动副驱动。当连杆 OB 的长度变化时，曲柄 BA 在B1AB2范围内摆动。

对于相同的曲柄摆动范围，使用不同的设计准则，可得到不同的构件尺寸，对应着不同

的力学性能。

本文以最大输出力矩为准则，使用解析方法对曲柄摇块机构进行机构综合，所得结果可使在给∞定摆动范围内曲柄输出最大平均力矩，在摆角中间曲柄具有最大输出力矩。

1 最大输出力ด矩下的机构构型

如图 1 所示，连杆 OB 处于不同长度时，曲柄 AB 位于不同位置。

曲柄在一定范围内摆动，在某构型处，连杆与曲柄正交时，曲柄可获得ผ最大输出力矩，即FR=1;进一步，当该构型的曲柄处于摆动范围的两个极限位置中间时，在摆动范围中曲柄有几乎最大的平均输出力矩。上述称为最大输出力矩准则。

2 机构解析分析

在给定曲柄摆角 的情况下，式是关于油缸行程 L0、机架长度 a 和曲柄长度 r 的非线性二次方程组。它有无数组解，需根据工作要求事先☿确定其中一个变量值，才能求解方程，这时方程的解不唯一，有 16 组解。由于式为非线性二次方程组，需要用数值方法求解。

3 实例计算

某机械手中的一个关节采用曲柄摇块机构实现。给定 /3、c=200。根据应用要求给定曲柄长度 r=70，使用数值方法确定油缸行程L0和机架长度 a。方程有 16 组解，其有效解为L0=120.72、a=385.82。

4 结论

针对典型的以连杆为主动件的曲柄摇块机构，本文提出最大输出力矩设计准则。在给定的曲柄摆角下，可对机构参数进行优化，使机构的驱动得到更加有效利用。