具有最优传力性能的曲柄滑块机构的设计
1宁海霞1
董萍
摘要：在曲柄滑块机构的设计中，将x作为设计变量，求出已知滑块行程H，行程速比系数K时机构传力性能最优的x值，使得最小传动角γmi
为最大，从而设计出此机构。关键词：最优传力性能；曲柄滑块机构；行程速比系数；最小传动角关键词机器种类很多，但它们都是由各种机构组成的，曲柄滑块机构就是常用机构之一。它有一个重要特点是具有急回特性。故按行程速比系数K设计具有最优传力性能的曲柄滑块机构是设计中常遇到的问题。本文将x作为设计变量，给出了解决问题的方法。和最小传动角γ一、x和最小传动角γmi
的关系1．最小传动角γmi
的计算曲柄滑块机构如图1所示，图中AB为曲柄，长度为a，BC为连杆，长度为b，偏心距为e。γ愈大，对机构传动愈有利，它是机构传动性能的重要指标之一，工程上常以γ值来衡量机构的传力性能。
γmi
Ce
γ
C
A
b
γmi
B
图1
a
B
当主动件为曲柄时，随着其位置不同，γ值亦不同，最小传动角γmi
出现
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作者简介：作者简介：宁海霞1977，女，山东潍坊人，工程硕士，讲师，研究方向：机械设计、复合材料
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f在曲柄与滑块导路垂直的位置，其值为：aeγmi
cos1b2．X和最小传动角γmi
的关系
（1）
设计一曲柄滑块机构，已知：滑块行程H，行程速比系数K，待定设计参数为a、b和e。计算极位夹角：θ180°
K1K1
根据已知条件，作出图2，曲柄支点在圆周上，它的位置决定传力性能，现设AC1x，x作为设计变量，一旦确定了A点的位置，a、b和e也就确定。下面找出a、b和e与设计变量x之间的关系。
C1xAaB1BoC
90°θ
C2
e
θB2
b
M
图2
在△AC1C2中H2ba2ba22babacosθ因为所以
baxH2x2x2a22xx2acosθ
2
fxcosθ1H2x2si
2θa2
又因为所以将
Habx2asi
θsi
∠AC1C2ex
2
esi
θx22a2H
bxa
3
γmi

代入1eacos1xa
（4）
将式（2）（3）代入式（4）、，γmi
仅为x的函数，则可求得γmi
的值。二、设计最优传力性能的曲柄滑块机构设计变量x的取值范围。寻优区间起点在C1处：xmi
0寻优区间终点在M点：
xmaxHtgθ
在x的取值范围内根据式（2）（3）和（4）可求得x一一对应的γmi
值。、利用一维寻优最优化技术黄金分割法，来求γmi
取极大值时的x值。将γmi
最大时的x值代入（2）（3）求出a、e，由bxa求出b值。、三、设计实例试设计一曲柄滑块机构，已知滑块行程H50mm，行程速比系数K15r