急回運動
右圖所示為一曲柄搖桿機構,設曲柄AB為原動件,在其轉動一周的過程中有兩次與連桿共線,這時搖桿CD分別處於兩極限位置 和 。機構所處的這兩個位置稱為極位。機構在兩個極位時,原動件AB所在兩個位置之間的夾角 稱為極位夾角(crank angle between two limit positions)。
當曲柄以等角速度順時針轉過時,搖桿將由位置擺到,其擺角為,設所需時間為,C點的平均速度為;當曲柄繼續轉過時,搖桿又從位置回到,擺角任然是,設所需時間為,C點的平均速度為。由於曲柄為等角速度轉動,而,所以有。搖桿這種性質的運動稱為急回運動(quick-return motion) 。
衡量參數
為了表明急回運動的急回程度,可用行程速度變化係數或行程速比係數(coefficient of travel speed variation)K來衡量,即
上式表明,當機構存在極位夾角 時,機構便具有急回運動特性, 角越大,K值越大,機構的急回運動性質也越顯著 。
一般雙曲柄機構的行程速比變化係數K可如下求得:如右圖a所示:
設曲柄AB為原動件,做勻速轉動,在連桿BC與機架AD平行的兩位置,兩曲柄的角速度相等,即。當主動曲柄由位置逆時針轉至位置時,主動曲柄轉過,從動曲柄轉過。在此區間,,設其平均值為;而在其餘區間,,設其平均值為,故雙曲柄機構的行程速度變化係數K為
由上式可知,比值越大,K值也就越大,故一般雙曲柄機構可有很大的行程速度變化係數K,並可用改變機架長度等方法來改變行程速度變化係數,故常用作可調變速轉動機構(如右圖 b)。
工程套用
機構急回運動特性在工程上的套用有三種情況:第一種情況是工作行程要求慢速前進,以利於切削、衝壓等工作的進行,而回程時為節省空回時間,則要求快速返回,如牛頭刨床、插床等就是如此,這是常見的情況。第二種情況是對某些顎式破碎機,要求其動鄂快進慢退,使已被破壞的礦石能及時推出鄂板,避免礦石的過粉碎(因破碎後的礦石有一定的粒度要求)。第三種情況是一些設備在正、反行程中均在工作,故無急回要求,如右圖所示的收割機中的割刀片的運動 。某些機載搜尋雷達的搖頭機構也是如此。
急回機構的急回方向與原動件的迴轉方向有關,為避免把急回方向弄錯,在有急回要求的設備上應明顯標誌出原動件的正確迴轉方向。
對於有急回運動要求的機械,在設計時,應先確定行程速度變化係數K,求出 角後,再設計各桿的尺寸,其中 。