文档介绍：曲柄摇杆机构在弹性体制品疲劳试验机上的应用
曹建平颜猛张洪波王进
(株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲412007)
摘要: 针对弹性体制品正弦波位移控制疲劳试验特点,设计了一个曲柄摇杆机构模型,并举例说明了其应用。
关键词: 弹性体制品、曲柄摇杆机构、疲劳试验机
The Application of Crank-rocker Mechanism
for Fatigue Testing Machine
Cao Jianping Yanmeng Zhang Hongbo Wangjin
(Zhuzhou Times New Material Technology Co., Ltd., 412007, Zhuzhou Hunan)
Abstract: by the elastomer production fatigue test method of sine wave load and displacement control, the authors design one crank-rocker mechanism model and illustrate its application.
Key Words: Elastomer Production; Crank-rocker Mechanism; Fatigue Testing Machine
1 前言
减振降噪弹性体制品在铁路、公路、地铁、轻轨与工程机械等车辆上得到了广泛应用,疲劳试验是检测产品可靠性的非常重要的试验。这类产品疲劳试验常采用正弦波位移加载方式,因此所设计的疲劳试验机要能施加正弦波位移载荷,另外为满足同类但不同规格产品疲劳试验要求,试验平衡位置不能变,正弦波的振幅与频率要能调整。
2 曲柄摇杆机构模型
根据上述要求,采用铰接四杆机构中最常用的曲柄摇杆机构来实现对产品加载,如图1所示。
图1 曲柄摇杆机构模型
图中各杆所在位置为初始平衡状态,AB为曲柄,BC为连杆,CD为摇杆,AD为机架杆。C点外接负载,设AB杆长为a,BC杆长为b,CD杆长为c,AD杆长为d,如各杆长满足:
a<b 且a<c 且a<d
d>b 且d>c ⑴
a<<b 或 a<<c
a+d<b+c ⑵
|AC|=b 且AC⊥CD ⑶
则此机构满足采用正弦波位移加载、加载频率与幅值均可调的产品疲劳试验,现分析如下。
图2为摇杆摆动至上限、平衡与下限三个位置示意图。
α为摇杆处在初始平衡位置DC时曲柄AB初始偏置角,α= arcsin[a/(2b)], 当曲柄旋转至B1时,摇杆旋转至C1上限位置,其相对平衡位置摆动角度为β1;当曲柄旋转至B2时,摇杆回至DC2(DC)平衡位置;当曲柄旋转至B3时,摇杆旋转至C3下限位置,其相对平衡位置摆动角度为β2;θ为极位夹角。
由图1可知,d2=b2+c2,由于a<<b 或 a<<c,因此a2+d2≈b2+c2,此机构近似为对心型曲柄摇杆机构。此时,θª0,机构无急回作用,β1=β2,摇杆上下摆动平均速度相等,上下摆动幅值也相等,且C点摆动幅值等于曲柄长度。
曲柄旋转一周,摇杆上下往复摆动一次。因此调整曲柄长度与转动频率,摇杆摆动幅值与频率相应变化。
设φ为曲柄从初始位置按逆时钟方向作匀速转动时与x轴的夹角,β为摇杆