摘要：连杆机构是机械装置中经常使用到的机构之一。在电力设备中，也经常利用平面四连杆机构作为传动机构。本文通过对平面四连杆进行建模，并利用MATLAB进行分析，从另一个角度解析平面四连杆机构的运动规律，并结合这些运动规律提出GW4型刀闸在调整方面的一些建议。
关键词：MATLAB；刀闸；连杆
一、GW4型刀闸中的平面四连杆及其建模
在GW4型刀闸中，刀闸连杆图如图1：
图3 图4
分析图3可知，活动范围是0°到360°可以作圆周运动，而只能在某个角度范围内作往复运动，这也符合了曲柄摇杆机构的运动规律。当主动件曲柄等速旋转时，从动件摇杆则往复变速摆动。而且曲柄在旋转一周中有两次与连杆共线，此时，摇杆分别位于极左和极右两个极限位置[2]。当曲柄与连杆重叠共线时，摇杆处于极左位置，按照上述坐标系及角度定义，此时角度最大；当曲柄与连杆延伸共线时，摇杆处于极右位置，按照上述坐标系及角度定义，此时角度最小，此时的位置就是隔离开关连杆中所说的“死点”位置。
将上述分析对应到GW4型刀闸连杆中，则主动曲柄与机构箱相连，从动摇杆则与刀臂旋转瓷瓶相连，通过曲柄旋转一定角度后，使摇杆相连的刀臂旋转瓷瓶旋转90°。且在合闸位置时，连杆L与曲柄连成一条直线，此谓“死点”位置，这个位置在图2表示出来则是摇杆所处的最小角度位置，标注如图4。即是GW4型刀闸只选取了曲柄摇杆机构运动曲线中的一部分。
（二）变参数下的曲柄连杆机构运动规律
在上述已经得到了曲柄摇杆机构的代数方程及其MATLAB的解析曲线。接下来研究、、L值这几个数值变化时，曲柄摇杆机构的运动变化。
二、杆单独变化时的情况，各机构取值如下：（单位mm）
由上图可知，在刀闸选取的部分曲柄摇杆机构运动曲线中，机构3的斜率最大，机构1次之，机构2最小，则在机构箱转过一定的角度时，机构3的瓷瓶旋转角度最多，机构1的瓷瓶旋转角度次之，机构2的瓷瓶旋转角度最小。因此得出，当主拐臂减小时，瓷瓶能够转动的范围幅度也会随之减小；而当主拐臂增大时，瓷瓶能够转动的范围幅度也会随之增大。
三、连杆L单独变化时的情况，各机构取值如下：（单位mm）
由上图可知，各机构在刀闸选取的部分曲柄摇杆机构运动曲线中，机构1、机构2和机构3的运动角度对应曲线几乎是平行移动的，因此连杆L变化时，瓷瓶能够转动的范围幅度并没有多大变化。
综上，可得出：
①当主拐臂减小时，瓷瓶能够转动的范围幅度也会随之减小；而当主拐臂增大时，瓷瓶能够转动的范围幅度也会随之增大；
②连杆L变化时，瓷瓶能够转动的范围幅度并没有多大变化。
（2）得出的GW4型刀闸连杆调整建议
对刀闸进行安装调整的过程就是将刀闸调整至与设计状态相符合的过程。在GW4型刀闸调整中，主连杆调整有一个特殊位置，刀闸在合位时必须过“死点”，所谓“死点”位置，即在上述模型中，与L连成一条直线，此时四连杆形成一个三角形ACD，因为此时刀闸在合闸位置，则也为固定已知，依据余弦定理可得出，一般情况下、c都是出厂已经定好的数值，不可改变，因此+L是一个固定值。依据刀闸设计情况可分为以下两种情况：
①固定不变时
现在有些刀闸将主拐臂长度做成固定不可调的情况，则L也为固定不变，此时，只要刀闸在合位，调整L使与L连成一条直线，此时L即为调整所需要的。这样调整之后就可以得到与设计状态相符合的状态。
②可变时
刀闸将主拐臂长度可调市，同样，为保持刀闸合位时过“死点”，则每次调整均是在刀闸合位时保持与L连成一条直线。按照前面主拐臂和连杆L改变时对瓷瓶转动范围角度的影响，可以得出，当瓷瓶转动范围角度偏小时，只需增大主拐臂，同时缩短连杆L，并保持+L是一个固定值不变，反复调整至刀闸合适为止。当瓷瓶转动范围角度偏大时，只需减小主拐臂，同时增大连杆L，并保持+L是一个固定值不变，反复调整至刀闸合适为止。
为了印证这个推论，下面同样列举3个机构并用MATLAB计算分析，各机构取值如下：（单位mm）
分析上图可知，机构3的斜率最大，机构1次之，机构2最小。可得出在保持+L之和不变的情况下，减小主拐臂，同时增大连杆L时会使瓷瓶转动范围角度变小；增大主拐臂，同时减小连杆L时会使瓷瓶转动范围角度变大。这与刚才的推论相符合。
参考文献：
[1] 申永胜.机械原理教程[M].北京：清华大学出版社，2003.
[2]羊有道.平面四杆机构的运动性能研究[D].东南大学.200
论文作者:许淡明
论文发表刊物:《河南电力》2018年23期
论文发表时间:2019/7/3
标签：连杆论文; 机构论文; 瓷瓶论文; 曲柄论文; 摇杆论文; 角度论文; 位置论文; 《河南电力》2018年23期论文;