设计摆块机构的力矩比优化方法

冶金、矿山、工程机械中广泛应用摆块机构，如翻斗车、挖掘机、升降台等机械中均有采用。如图8-9所示的载重汽车中的自卸机构就属于摆块机构。

如图8-10所示摆块机构中的摆块为液压（气）缸，摇杆为执行构件。一般缸中推力F为定值，设计中往往给定两极限位置的力矩比M₁/M₂。在远极限位置时AB₂不宜靠近机架AD，可用推杆AB的初位角∠B₂AD=φ₀来限制，而摇杆摆角ψ则为工艺给定值。

图8-9 汽车自卸机构

图8-10 摆块机构按力矩比综合的模型

已知摇杆摆角ψ、推杆初位角φ₀、摇杆两极限位置时由推力F输出的摇杆力矩比μ_M=M₁/M₂，试确定机构相对尺寸b₁，b₂，c，（d=1）。

由于M₁=Fcsinγ₁，M₂=Fcsinγ₂，得到

μM=sinγ₁/sinγ₂ （8-21）

在△AB₁D和△AB₂D中，由正弦定律得

sinγ₁=sinφ/c

sinγ₂=sinφ₀/c(www.xing528.com)

两式相除得

sinφ=μ_Msinφ₀ （8-22）

注意：尽管推杆初位角φ₀和摇杆力矩比μ_M是根据工艺要求人为确定的。但是，由式（8-22）知，φ₀、μ_M间的匹配应满足sinφ₀≤1/μ_M

由几何关系得到

γ₂=γ₁+φ-φ₀-ψ （8-23）

ψ₀=180°-（γ₁+φ） （8-24）

将式（8-23）代入式（8-21）得到

由正弦定理得到

由式（8-22）、式（8-25）计算φ、γ₁，再由式（8-23）、式（8-24）计算γ₂、ψ₀，然后按式（8-26）就可计算出相对尺寸b₁、b₂和c（d=1）。