曲柄滑块
偏置曲柄滑块的运动方程式
偏置曲柄滑块的运动方程式
偏置曲柄滑块是一种机械装置，由一个曲柄和一个滑块组成。
曲柄是一个旋转的杆状物体，而滑块是沿着曲柄轨迹移动的物体。
偏置曲柄滑块的运动方程式描述了滑块在不同时间点上的位置。
运动方程式可以通过几何关系和动力学原理推导得到。
下面是一个典型的偏置曲柄滑块运动方程式的示例：
假设曲柄长度为L，曲柄的角速度为ω，滑块的位置为(x, y)，滑块与曲柄连接处的角度为θ。
根据几何关系，我们可以得到以下关系式：
x = L*cos(θ)
y = L*sin(θ)
其中，θ的取值范围通常是从0到2π，表示一次完整的旋转。
根据动力学原理，我们可以推导出滑块的加速度与曲柄的角度加速度之间的关系。
假设滑块的质量为m，滑块的加速度为a，曲柄的角加速度为α，那么有以下关系式：
m*a_x = -m*L*α*sin(θ) - m*L*ω^2*cos(θ)
m*a_y = m*L*α*cos(θ) - m*g
其中，g表示重力加速度。
通过解这两个方程，我们可以得到滑块的加速度a_x和a_y，进而求解出滑块的速度v_x和v_y以及位置x和y随时间的变化。
综上所述，偏置曲柄滑块的运动方程式用于描述滑块在不同时间点上的位置。
通过几何关系和动力学原理，我们可以推导出滑块的位置、速度和加速度与曲柄的角度和角加速度之间的关系。
对心曲柄滑块连杆长度计算
对心曲柄滑块连杆长度计算在心曲柄滑块连杆系统中，正确计算连杆长度对于设备性能和寿命至关重要。
本文将简要介绍心曲柄滑块连杆的基本概念，详细阐述计算连杆长度的方法，并结合实际应用讨论心曲柄滑块连杆长度的计算。
最后，给出总结与建议。
一、心曲柄滑块连杆的基本概念心曲柄滑块连杆是一种常见的机械传动装置，主要由心曲柄、滑块和连杆组成。
心曲柄是固定在机架上的旋转部件，滑块在导轨上滑动，而连杆则连接心曲柄和滑块，使心曲柄的旋转运动转化为滑块的直线运动。
在实际应用中，心曲柄滑块连杆常用于实现旋转、摆动、滑动等运动。
二、计算心曲柄滑块连杆长度的方法1.根据传动比计算连杆长度心曲柄滑块连杆长度的计算主要依据传动比。
传动比是心曲柄转速与滑块速度之间的比值。
在设计时，应根据设备性能要求确定合适的传动比。
根据传动比，可以计算出连杆长度。
2.根据行程计算连杆长度心曲柄滑块连杆的长度还可以根据行程来计算。
行程是心曲柄旋转一周时，滑块在导轨上移动的距离。
根据行程和心曲柄与滑块的安装位置关系，可以确定连杆长度。
三、实际应用中的心曲柄滑块连杆长度计算在实际应用中，心曲柄滑块连杆长度的计算需综合考虑设备性能、传动比、行程等因素。
以下是一个示例：假设某设备要求心曲柄转速为60r/min，滑块速度为100mm/s，心曲柄与滑块的安装位置关系为直角。
为实现合适的传动比，可设连杆长度为L。
根据传动比公式，有：心曲柄转速/ 滑块速度= 60 / 100 = 0.6根据心曲柄与滑块的安装位置关系，可得：L = 2 × 行程假设行程为S，则有：S = 100mm / 2 = 50mmL = 2 × 50 = 100mm因此，心曲柄滑块连杆的长度为100mm。
四、总结与建议正确计算心曲柄滑块连杆长度对于设备的性能和寿命至关重要。
在实际应用中，设计人员需根据设备性能要求、传动比和行程等因素综合考虑，以确保心曲柄滑块连杆系统的稳定性和可靠性。
曲柄滑块机构的结构
工作原理
当曲柄绕固定轴转动 时，通过连杆带动滑 块做往复直线运动。
通过改变曲柄的转速 和转向，可以控制滑 块的往复运动速度和 方向。
曲柄的长度和安装位 置可以改变滑块的行 程长度和方向。
应用领域
内燃机
曲柄滑块机构广泛应用于内燃机的活塞运动，通过曲柄的转动使活塞 进行往复运动，实现内燃机的吸气、压缩、做功和排气过程。
可能是由于润滑不良、部件磨损或异物卡住引起 的。应检查润滑状况，清洁机构并更换磨损部件。
异响
可能是由于部件松动、润滑不良或部件损坏引起 的。应检查紧固件和润滑状况，必要时更换损坏 部件。
精度下降
可能是由于部件磨损、松动或导轨弯曲引起的。 应检查并调整部件的精度，必要时更换磨损部件 或修正导轨。
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热处理工艺
总结词
热处理工艺能够显著提高材料的机械性能，是曲柄滑块机构优化的重要环节。
详细描述
热处理工艺包括淬火、回火、表面淬火和化学热处理等。淬火可以提高材料的硬度和强度，回火则可以改善材料 的韧性和降低内应力。表面淬火可以强化材料表面的硬度，提高耐磨性。化学热处理可以改变材料表面的化学成 分，提高耐腐蚀性和疲劳强度。
曲柄滑块机构的结构
目录
• 曲柄滑块机构简介 • 曲柄滑块机构类型 • 曲柄滑块机构的设计 • 曲柄滑块机构的优化 • 曲柄滑块机构的维护与保养
01
曲柄滑块机构简介
定义与特点
定义
曲柄滑块机构是一种将曲柄的回 转运动转化为滑块的往复直线运 动的机构。
特点
结构简单，工作可靠，能实现精 确的直线运动，且运动范围较大 ，因此在各种机械装置中得到广 泛应用。
总结词
当曲柄绕机架转动时，导杆仅作直线往复运动的曲柄滑块机构。
曲柄滑块机构的结构
• 闭式机身有整体式和组合式两种.闭式机身承 载能力大,刚度较好.所以,从小型精密压力机到 超大型压力机大都采用这种形式.
• 组合式〔见图ｂ〕机身是用拉紧螺栓将上梁、 立柱和底座拉紧,紧固成为一体的,加工和运输 比较方便,大中型压力机应用较广.
• 整体式机身〔见图ａ〕,有时为了增强刚性也 有使用拉紧螺栓的.虽然整体式机身加工装配 工作量较小,但需要大型加工设备,运输也较困 难.因此,一般被限制在３０００ｋＮ以下的压 力机上应用.
轴式的曲柄滑块机构在大型压力机上 的应用受到限制.
• 曲拐轴式曲柄滑块机构便 于实现可调行程且结构较 简单,但由于曲柄悬伸,受 力情况较差,因此主要在中、 小型机械压力机上应用.
• 偏心齿轮工作时只传递扭矩,弯矩 由芯轴承受,因此偏心齿轮的受力 比曲轴简单些,芯轴只承受弯矩,受 力情况也比曲轴好,且刚度较大.此 外,偏心齿轮的铸造比曲轴锻造容 易解决,但总体结构相对复杂些.所 以,偏心齿轮驱动的曲柄及滑块机 构常用于大中型压力机.
• 开式机身压力机的弹性变形、机身的角变 形使滑块下平面与垫板〔或工作台〕上平 面的平行度下降,引起模具的导柱导套和滑 块导轨过热,严重磨损,使加工出的零件精度 降低,尤其对压印加工或整形加工,这种不良 影响可以说是致命的缺陷,如后图ａ所示.
• 另外,角变形造成滑块的上下运动与工作 台〔或垫板〕上平面的垂直度的降低,将 使冲头和凹模倾斜一角度,促使模具间隙 不均匀,并产生水平方向的侧压力,不仅影 响冲压件的尺寸精度,而且还会加速模具 的磨损甚至使冲头折断,特别是对薄板冲 压加工工艺影响尤其严重,如后图ｂ、ｃ 所示.
• 压力机的工作台、垫板及滑块,在负荷状态下,如果 出现如下图所示那样的挠度,平面度就会被严重破 坏,尤其在双动或双点压力机中,这一点特别明显.
曲柄滑块的原理及应用
曲柄滑块的原理及应用概述曲柄滑块是一种常见的机械传动装置，主要由曲柄、滑块和连杆组成。
利用曲柄旋转运动，通过连杆将旋转运动转化为直线运动，实现力的传递和工作机构的运动控制。
曲柄滑块具有结构简单、传动效率高等特点，广泛应用于各个领域。
原理曲柄滑块的原理基于连杆机构和曲柄的旋转运动转化为滑块的直线运动。
连杆将曲柄的旋转运动转化为滑块的往复直线运动，实现力的传递。
曲柄滑块的基本结构如下： - 曲柄：具有一端固定，并可以绕自身轴线旋转。
- 连杆：将曲柄的旋转运动转化为滑块的直线运动。
- 滑块：沿连杆的方向进行往复直线运动。
曲柄滑块的工作原理如下： 1. 曲柄通过旋转运动带动连杆运动。
2. 连杆将曲柄的旋转运动转化为滑块的直线运动。
3. 滑块完成往复直线运动，实现力的传递和工作机构的控制。
应用曲柄滑块由于其结构简单、传动效率高等特点，被广泛应用于各个领域，以下是曲柄滑块的几个常见应用示例：1. 内燃机曲柄滑块机构被广泛应用于内燃机的气缸机构中。
内燃机中的曲轴就是一个曲柄滑块机构，通过活塞的上下运动，将往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，从而带动车辆驱动轮的转动。
2. 压力机曲柄滑块机构在压力机中也得到了广泛应用。
通过曲柄滑块机构转化运动，将旋转运动转化为直线压力运动，实现对工件的压制和成型。
3. 石油钻机在石油钻机中，曲柄滑块机构用于转动钻杆来实现钻孔。
曲柄滑块机构将旋转运动转化为往复线性运动，带动钻杆快速下压和快速抬起。
4. 壁画机器人曲柄滑块机构还被应用于壁画机器人。
通过控制曲柄滑块机构的运动，实现壁画机械臂的运动控制，完成复杂的绘制工作。
5. 自动包装机在自动包装机中，曲柄滑块机构常用于输送和抓取物品的功能。
通过控制曲柄滑块机构的运动，可以实现快速而准确的物品传递和抓取。
总结曲柄滑块是一种常见的机械传动装置，通过将曲柄的旋转运动转化为滑块的直线运动，实现力的传递和工作机构的控制。
曲柄滑块具有结构简单、传动效率高等优点，被广泛应用于内燃机、压力机、石油钻机、壁画机器人、自动包装机等领域。
曲柄滑块机构工作原理
曲柄滑块机构工作原理介绍曲柄滑块机构是一种常见的机械传动装置，它通过曲柄和滑块的运动实现机械系统的工作。
本文将详细介绍曲柄滑块机构的工作原理、结构特点以及应用领域等内容。
一、工作原理曲柄滑块机构是一种将旋转运动转化为直线运动的机械装置。
它由曲柄和滑块两部分组成。
1. 曲柄曲柄是曲柄滑块机构的主要部分，它通常是一根长杆，其中一端固定于机构的主轴上，另一端通过铰链连接于活动的连杆。
曲柄的主要作用是将旋转运动转化为直线运动，使滑块能够沿特定轨迹运动。
2. 滑块滑块是曲柄滑块机构中的动力元件，通常是一个带有导向槽的平板。
滑块通过导向槽与曲柄相连，当曲柄旋转时，滑块在导向槽的作用下沿特定轨迹进行直线运动。
滑块上通常会安装其他部件，如传感器、工作头等，用于完成特定的功能。
3. 工作过程曲柄滑块机构的工作过程可以分为四个阶段：进给段、短暂停留段、回程段和短暂停留段。
具体过程如下：•进给段：当曲柄开始旋转时，滑块从起始位置开始匀速向前运动，直到滑块达到最大前进位置。
•短暂停留段：滑块到达最大前进位置后，曲柄继续旋转，滑块短暂停留在此位置，为后续工作做准备。
•回程段：当曲柄继续旋转时，滑块开始匀速向后运动，直到滑块回到起始位置。
•短暂停留段：滑块回到起始位置后，曲柄继续旋转一段时间，滑块再次短暂停留在此位置。
二、结构特点曲柄滑块机构具有以下结构特点：1. 简单可靠曲柄滑块机构的结构相对简单，组成部件较少，易于制造和维修。
同时，机构的工作过程清晰明了，稳定可靠，不易出现故障。
2. 运动平稳曲柄滑块机构的滑块运动轨迹为直线运动，具有恒定速度特点，因此运动平稳，震动小，能够满足精密传动的要求。
3. 功能多样曲柄滑块机构可以根据不同的需求，通过改变曲柄的长度、滑块的轨迹以及其他附加部件的设计，实现不同的功能。
例如，可以用于驱动活塞进行往复运动、实现直线切割或焊接等操作。
4. 应用广泛曲柄滑块机构在工业生产中具有广泛的应用。
第二章 通用压力机-曲柄滑块机构
柱面连接的连杆滑块结构
• 销子与连杆孔有间隙，工作行程 时，柱面接触，传递载荷。
• 回程时销子承受滑块的重量和脱 模力。
• 调节螺杆 6 和连杆体合起来叫连杆，调节螺杆可以改变连 杆的长度，这种连杆称为长度可变连杆，借此调节压力机 的装模高度。
• 调节螺杆的下端是球头，它放在滑块内的球面下支承座 7 上，用球面压环压住，球面压环与滑块之间用螺钉连接。
• 压力机工作时，连杆与滑块之间的作用力通过球面传递， 这种连杆传力机构又称为球面传力机构。
• B 点为连杆与滑块的连结点。 • 曲柄长度为 R，也称为曲柄半径，连
杆长度为 L，λ= R/L 称为连杆系数。 • 对于通用压力机，λ一般为 0.1～0.2。
曲柄转角和滑块位移的关系
• 当曲柄转动时，从上止点转到下止点， 滑 块从 B′0 点降至 B0点，全行程 s = 2 R。
• 设定曲柄转至下死点时的曲柄转角α为 0° ，曲柄逆时针运动至上死点时曲柄转角α 为180° ，连杆中心线与滑块运动方向的 夹角为β。
的间隙，承受偏心载荷时滑块会产生倾斜，加剧模具和导 向面的磨损。 • 导向间隙应该是可调的，便于滑块导向面与机身导轨磨损 后能够调整导向间隙。
滑块导向间隙调节
a) V型导轨 b) 四面导轨 c) 四面斜导轨 d) 八面导轨 e) 导轨间隙调节结构图
滑块材料
• 小型压力机的滑块常用铸铁HT200； • 中型压力机的滑块常用铸铁HT200、稀土球铁、
曲柄滑块机构的结构分析
曲柄滑块机构条件(一)
曲柄滑块机构条件(一)曲柄滑块机构条件什么是曲柄滑块机构？曲柄滑块机构是一种常见的机械传动机构，由曲柄、滑块和连接杆组成。
它通过曲柄的旋转使滑块在直线轨迹上运动，实现力的转换和传递。
曲柄滑块机构的应用领域曲柄滑块机构广泛应用于各种机械装置中，如发动机、压力机、冲压机等。
它具有结构简单、运动规律明确的特点，适用于各种工业领域的力传递和运动控制。
曲柄滑块机构的条件曲柄滑块机构的设计需要满足以下条件：•良好的刚度和稳定性：曲柄滑块机构在工作过程中承受着较大的载荷和振动，因此需要具备足够的刚度和稳定性，以确保其正常工作和长久使用。
•合理的运动特性：曲柄滑块机构的运动特性直接影响其传动效率和运动平稳性，需要根据具体应用要求设计合理的运动规律，如速度、加速度和位置曲线等。
•适当的润滑和密封：曲柄滑块机构的摩擦表面需要进行适当的润滑和密封处理，以减小摩擦损失和延长使用寿命。
•可靠的结构设计：曲柄滑块机构需要经过合理的结构设计，确保各个零部件之间的连接紧固可靠，避免因松动或磨损导致的故障。
曲柄滑块机构的设计要点在设计曲柄滑块机构时，需要注意以下要点：•合理选择曲柄和滑块的尺寸：根据所需的力传递和运动特性需求，选择适当的曲柄和滑块的尺寸，以保证其承载能力和运动平稳性。
•考虑滑块的回转角度：滑块在工作过程中可能会发生回转运动，需要合理设计回转角度和相关的约束装置，以确保机构的正常工作和稳定性。
•合理设置支撑点位置：支撑点的位置对曲柄滑块机构的运动轨迹和力传递效果有着重要影响，需要根据具体需求进行合理设置。
•设计合理的连杆：连杆作为连接曲柄和滑块的重要部件，需要具备足够的刚度和强度，同时根据运动规律进行优化设计，以提高机构的工作效率。
•考虑机构的运动平衡和振动抑制：在曲柄滑块机构设计中，需要考虑机构的运动平衡和振动抑制，通过合理的设计和调整，减小振动幅度和噪声。
结论曲柄滑块机构作为一种常见的机械传动机构，在工业领域发挥着重要作用。
动态构造——曲柄滑块
（a）对心曲柄滑块机构；（b）偏心曲柄滑块机构；（c）摆动导杆机构比较 对心曲柄滑块机构；（b 偏心曲柄滑块机构；（c ；（ ；（ 如图（a）所示的对心曲柄滑块机构，因极位夹角θ=0。，所以无急回特性；图（b） 为偏置曲柄滑块机构，因极位夹角θ≠0。，所以有急回特性；图（c）摆动导杆机 构，其极位夹角θ恒等于导杆摆角Ψ，所以该机构的急回特性更好。
图8-3是J31-315型压力机的外形图。
图8-4是其运动原理图。
1—电动机 2—小带轮 3—大带轮 4—制动器 5—离合器 6，8—小齿轮 7—大齿轮 9—偏心齿轮 10—心轴 11—机身 12—连杆 13—滑块 14—上模 15—下模 16—垫板 17—工作台 18—液压气垫
通用压力机一般由以下几部分组成： 工作机构：即曲柄滑块机构（或称曲柄连杆机构）。它由曲轴、连杆、滑块等零件组成，其作 用是将曲柄的旋转运动转变为滑块的直线往复运动，由滑块带动模具工作。 传动系统：包括齿轮传动、带传动等机构，起能量传递作用和速度转换作用。 操纵系统：包括离合器、制动器等零部件，用以控制工作机构的工作和停止。 能源系统：包括电动机、飞轮。 支撑部分：主要指机身，它把压力机所有部分连接成一个整体。 除上述基本部分外，还有多种辅助系统和装置，如润滑系统、保护装置及气垫等。
案例： 内燃机是曲柄滑块机构的一个具体实例。内燃机汽缸中的活塞即机构中的滑块，曲轴即 曲柄，所以内燃机在驱动过程中也有两个死点位置。机构起动时应避开死点位置，在运 动过程中可利用惯性渡过死点。
曲柄滑块机构的应用
应用范围： 往复活塞式发动机、压气机、压缩机、冲床、活塞式水泵等机械的主机构。 活塞式发动机、气压机、活塞式水泵以滑块为主动件，把往复移动转换为不整周或整周 的回转运动； 压缩机、冲床以曲柄为主动件，把整周转动转换为往复移动。 锯床，就是利用偏置曲柄滑块机构的滑块具有急回特性的这一特性来达到锯条的慢进和 空程急回的目的。
曲柄滑块机构工作原理
曲柄滑块机构工作原理这种机构的工作原理可以用以下几个步骤来概括：1.曲柄旋转：曲柄是一个刚性的旋转轴，可以固定在机构的一端或者通过其他轴连接到外部动力源。
当曲柄开始旋转时，它将带动整个机构运动。
2.滑块往复：滑块是一个与曲柄配合的零件，它通常是一个平面状的零件，可以沿着一条直线轨道移动。
当曲柄旋转时，曲柄的运动将通过连接杆件传递给滑块，使得滑块产生往复运动。
3.连接杆件传递运动：连接杆件是用于连接曲柄和滑块的零件，通常由一个或多个杆件组成。
当曲柄旋转时，连接杆件将收到曲柄的转动动力，并将其传递给滑块。
连接杆件的长度和形状会影响滑块的运动规律。
4.滑块运动：滑块通过与曲柄和连接杆件的配合，实现直线往复运动。
在曲柄旋转的过程中，滑块先向远离曲柄的方向移动，然后再向曲柄靠近的方向移动，形成往复运动。
曲柄滑块机构的工作原理可以通过物理原理来解释。
当曲柄旋转时，滑块所受到的力会在滑块上产生一个正向或反向的加速度，使得滑块产生往复运动。
曲柄旋转的角度变化与滑块的位移关系可以通过几何学和三角学方法来分析。
曲柄滑块机构是一种简单而有效的机械传动装置，广泛应用于各种机械系统中。
例如，在内燃机中，曲柄滑块机构被用于将活塞的往复运动转换为旋转运动，以驱动曲轴的旋转。
在斜槽传送带中，曲柄滑块机构被用于将连续运动转换为间歇运动，以实现物料的传送。
总之，曲柄滑块机构通过曲柄的旋转运动带动滑块实现直线往复运动。
它的工作原理是通过曲柄和连接杆件之间的配合，将旋转运动转换为直线运动。
曲柄滑块机构在机械传动和运动控制中具有广泛的应用。
曲柄滑块机构分类
曲柄滑块机构分类
曲柄滑块机构是一种常见的机械传动机构，广泛应用于各种机械设备中。
根据不同的分类标准，曲柄滑块机构可以分为以下几类：
1. 单曲柄滑块机构
单曲柄滑块机构是最简单的一种曲柄滑块机构，由一个曲柄和一个滑
块组成。
曲柄通过旋转带动滑块做直线运动。
单曲柄滑块机构结构简单、制造方便，但只能实现单向运动。
2. 双曲柄滑块机构
双曲柄滑块机构由两个曲柄和一个滑块组成，可以实现往返运动。
双
曲柄滑块机构结构相对复杂，但可以实现多种运动形式，如直线运动、旋转运动等。
3. 三点式曲柄滑块机构
三点式曲柄滑块机构由三个点组成，包括两个曲柄和一个滑块。
三点
式曲柄滑块机构可以实现复杂的运动形式，如直线运动、旋转运动、
摆动运动等。
但由于结构复杂，制造难度较大。
4. 四杆机构
四杆机构是一种常见的机械传动机构，由四个杆件组成，其中两个为
曲柄，另外两个为连杆。
四杆机构可以实现复杂的运动形式，如直线
运动、旋转运动、摆动运动等。
四杆机构结构相对复杂，但可以实现
多种运动形式，应用广泛。
5. 其他曲柄滑块机构
除了上述几种常见的曲柄滑块机构外，还有一些其他类型的曲柄滑块机构，如双滑块机构、多滑块机构等。
这些机构结构复杂，应用范围较窄，但在某些特定领域具有重要的应用价值。
总之，曲柄滑块机构是一种常见的机械传动机构，根据不同的分类标准可以分为多种类型。
不同类型的曲柄滑块机构具有不同的结构和运动形式，应用范围广泛。
曲柄滑块练习题
曲柄滑块练习题1. 问题描述曲柄滑块机构是机械设计中常见的一种机构，由曲柄和滑块组成。
在工程实践中，我们经常需要进行曲柄滑块机构的设计和分析。
本文将通过几个练习题来帮助读者加深对曲柄滑块机构的理解。
2. 练习题一设计一个简单的曲柄滑块机构，要求曲柄长度为20cm，滑块行程为15cm。
假设滑块的运动速度恒定，曲柄的转速为1000rpm。
请计算出滑块运动的最大速度以及滑块运动过程中的加速度变化情况。
解答：根据曲柄滑块机构的几何关系，可以得到滑块的位置与曲柄的转角之间的关系：s = r(1-cosθ)其中，s为滑块的位移，r为曲柄长度，θ为曲柄的转角。
给定曲柄长度r = 20cm，滑块行程s = 15cm，滑块的运动速度为v = 1000rpm，转速n = 1000rpm = 1000/60 rad/s。
根据位置与时间的关系，可以得到滑块的运动速度与时间的关系：v = ds/dt = rωsinθ，其中，ω为角速度。
由此可以计算出滑块运动的最大速度：v_max = rω_max = rω_maxsinθ_max其中，θ_max为曲柄转角的最大值，即θ_max = 2π。
将已知数据代入公式中计算：v_max = (20cm)(1000/60 rad/s)(sin(2π)) ≈ 209.44 cm/s滑块运动过程中的加速度变化情况可以通过求曲柄转角的二阶导数来得到：a = d^2s/dt^2 = rω^2cosθ，即a = rω^2cosθ。
在滑块位于运动的最顶端时，滑块的加速度最大，此时角度θ = π/3。
将已知数据代入公式中计算：a_max = (20cm)((1000/60 rad/s)^2)(cos(π/3)) ≈ 270.7 cm/s^23. 练习题二考虑一个曲柄滑块机构，曲柄长度为25cm，滑块行程为10cm。
已知滑块在滑块行程的起始位置时，曲柄的倾斜角为30°。
求滑块的位移与曲柄转角之间的关系，并在图纸上绘制出滑块的位置随曲柄转角变化的曲线。
曲柄滑块机构的注意事项
曲柄滑块机构的注意事项
使用曲柄滑块机构时需要注意以下几点：
1. 曲柄滑块机构的运动过程中，滑块与导轨之间的摩擦会产生热量，因此在设计时要考虑热量的散发和滑块的散热问题。
2. 滑块与导轨之间的磨损会影响机构的精度和寿命，因此需要定期进行润滑和修理，以保证机构的正常运行。
3. 曲柄滑块机构在运动过程中会产生较大的惯性力和振动，因此需要在设计时考虑结构的刚度和稳定性，防止产生过大的振动和噪音。
4. 在使用过程中，要注意滑块与导轨之间的间隙，太大或太小的间隙都会影响机构的运行效果，应根据具体情况进行调整。
5. 曲柄滑块机构的曲柄长度和滑块行程之间的比例关系会影响机构的运动速度和力度，需要根据具体需求进行合理的设计和调整。
6. 滑块的尺寸和材质选择要根据机构的负载和使用环境进行合理的设计，以确保机构的工作效率和安全性。
7. 使用过程中要注意曲柄滑块机构的工作状态，如发现异常情况（如卡滞、振
动过大等），应及时检查和维护，以避免进一步的故障和损坏。
曲柄滑块机构应用实例
曲柄滑块机构应用实例一、曲柄滑块机构的基本原理和结构曲柄滑块机构是一种常见的机械传动装置，它主要由曲柄、连杆和滑块三部分组成。
其中，曲柄是一个旋转体，连杆是一个运动体，滑块则是一个定位体。
当曲柄旋转时，通过连杆的运动将滑块带动进行往复直线运动。
二、曲柄滑块机构的应用领域1. 工程机械领域：如挖掘机、铲车等设备中常用到的液压缸就采用了曲柄滑块机构来实现往复直线运动。
2. 纺织机械领域：如织布机、缝纫机等设备中也广泛应用了曲柄滑块机构来实现针头的往复直线运动。
3. 汽车发动机领域：汽车发动机中的活塞也采用了曲柄滑块机构来实现往复直线运动。
4. 医疗器械领域：如手术刀等医疗器械中也常使用到了曲柄滑块机构来实现刀片的往复直线运动。
三、曲柄滑块机构在挖掘机中的应用实例以挖掘机中的液压缸为例，介绍曲柄滑块机构在工程机械领域中的应用实例。
1. 液压缸结构液压缸是工程机械中常见的一种执行元件，它主要由活塞、活塞杆、密封件、油口等部分组成。
其中，活塞和活塞杆通过密封件连接起来，形成了一个往复运动的整体。
油口则用来连接液压系统，通过液压力将活塞带动进行往复直线运动。
2. 液压缸原理液压缸是一种利用液体传递力量的装置，它主要依靠两个原理来实现工作：波义尔定律和帕斯卡定律。
波义尔定律指出，在静止不动的液体中，任何一个点所受到的压力都是相等的。
帕斯卡定律则指出，在一个封闭容器内施加一个外力时，这个外力将会被均匀地传递到容器内所有部分。
3. 液压缸工作过程液压缸的工作过程可以分为四个阶段：加油、伸出、收回和排油。
具体来说，当液压系统向液压缸内注入液体时，活塞开始向外移动，完成伸出操作；当需要收回活塞时，液压系统会将液体排出，使得活塞开始向内移动，完成收回操作。
4. 液压缸中的曲柄滑块机构在液压缸中，通过曲柄滑块机构来实现活塞的往复直线运动。
具体来说，曲柄是由发动机输出轴驱动的旋转部件，它通过连杆与滑块相连。
当曲柄旋转时，连杆带动滑块进行往复直线运动。
实验数学八：曲柄滑块机构的运动规律
目录
CONTENTS
• 曲柄滑块机构简介 • 曲柄滑块机构的运动特性 • 曲柄滑块机构的建模与仿真 • 曲柄滑块机构的设计优化 • 曲柄滑块机构的实验研究
01 曲柄滑块机构简介
曲柄滑块机构的基本概念
曲柄滑块机构是一种常见的机械机构 ，由曲柄、滑块和机架组成。曲柄通 常固定在机架上，滑块通过导轨或轴 承与曲柄相连，实现往复运动。
1 2 3
曲柄滑块机构的基本运动规律
曲柄滑块机构是由曲柄、滑块和机架组成的平面 连杆机构，其运动规律包括曲柄的旋转运动和滑 块的往复直线运动。
曲柄滑块机构的运动周期
曲柄滑块机构的运动周期是指完成一个完整的往 复直线运动所需的时间，通常由曲柄的长度和转 速决定。
曲柄滑块机构的运动轨迹
滑块的往复直线运动轨迹取决于曲柄的长度和转 速，可以通过调整曲柄长度和转速来改变轨迹。
曲柄滑块机构可以通过改变曲柄的长 度、角度或滑块的行程等参数，实现 不同的运动规律和功能。
曲柄滑块机构的应用领域
01
曲柄滑块机构广泛应用于各种机 械系统中，如冲压机、压铸机、 剪切机等。
02
在汽车制造领域，曲柄滑块机构 常被用于发动机的配气机构和曲 轴连杆机构中，实现气门的开闭 和活塞的往复运动。
设计一个用于实现大范围运动的曲柄 滑块机构，通过经验法和实验法进行 机构设计和优化。
实例二
设计一个用于实现高速传动的曲柄滑 块机构，通过仿真法模拟机构的运动 过程和特性，并进行实验验证。
05 曲柄滑块机构的实验研究
曲柄滑块机构的实验设备
实验台
用于固定和安装曲柄滑块机构 ，确保机构在实验过程中稳定
02
比较不同参数的影 响
曲柄滑块机构及曲柄导杆机构的运动规律
曲柄滑块机构及曲柄导杆机构的运动规律
曲柄滑块机构和曲柄导杆机构都是常见的机械传动机构之一，其运动规律如下：
1. 曲柄滑块机构的运动规律
曲柄滑块机构由曲柄、连杆和滑块组成。
当曲柄转动时，连杆带动滑块做直线往复运动。
曲柄的转动是匀速的，而滑块的速度则是变化的。
具体来说，滑块在前半周期内加速，后半周期内减速，且滑块的最大速度出现在过渡点处。
2. 曲柄导杆机构的运动规律
曲柄导杆机构由曲柄、连杆和导杆组成。
与曲柄滑块机构相比，曲柄导杆机构的特点是滑块被曲柄改为了导杆，使得滑块的运动方式发生了变化。
当曲柄转动时，导杆在导轨上做往复运动，同时连杆也产生了往复运动。
曲柄的转动是匀速的，导杆的速度也是变化的。
具体来说，导杆在前半周期内减速，后半周期内加速，且导杆的最大速度出现在过渡点处。
总之，曲柄滑块机构和曲柄导杆机构的运动规律都是由曲柄的匀速转动和连杆的往复运动所决定的。
不同的是，曲柄滑块机构中滑块的运动方式为直线往复运动，而曲柄导杆机构中导杆的运动方式为沿导轨做往复运动。
曲柄滑块机构的演化
案例三：机器人关节中的曲柄滑块机构
在机器人关节设计中，曲柄滑块机构被用于实现关节的转动或伸缩运动。通过调整曲柄长度和滑块位置，可以改变机器人的 姿态和运动轨迹，使其能够完成复杂和灵活的动作。
在火炮的设计中，曲柄滑 块机构被用于调整火炮的 射击角度。
技术进步
材料科学
随着材料科学的进步，曲柄滑块机构的设计和制造材料得到了改 进，提高了机构的强度和耐久性。
计算机辅助设计
计算机辅助设计技术的发展使得曲柄滑块机构的设计更加精确和 优化。
动力学分析
动力学分析技术的发展使得曲柄滑块机构的运动性能和力学性能 得到了更好的理解和优化。
演化结果
提高工作效率
经过不断演化，曲柄滑块机构的 工作效率得到显著提高，能够满 足高强度、高速度和高精度的生 产需求。
降低能耗
优化后的曲柄滑块机构具有更低 的能耗，有助于实现绿色、节能 的生产目标。
提高柔性化水平
智能化的曲柄滑块机构具有更高 的柔性化水平，能够适应多样化 的生产需求和市场变化。
04
曲柄滑块机构的演化
目录
• 曲柄滑块机构简介 • 曲柄滑块机构的发展历程 • 曲柄滑块机构的演化过程 • 曲柄滑块机构的未来展望 • 曲柄滑块机构演化案例分析
01
曲柄滑块机构简介
定义与特点
定义
曲柄滑块机构是一种将曲柄的回转运 动转化为滑块的往复直线运动的机构 。
特点
结构简单、紧凑，运动副接触面积小 ，传动效率高，适用于实现往复运动 和间歇运动。
演化路径
曲柄滑块机构工作原理
曲柄滑块机构工作原理一、引言曲柄滑块机构是机械传动中常用的一种机构，它能将旋转运动转化为直线运动，广泛应用于各种机械设备中。
本文将详细介绍曲柄滑块机构的工作原理。
二、曲柄滑块机构的组成曲柄滑块机构由曲轴、连杆和滑块三部分组成。
1. 曲轴曲轴是一根直径不等的圆柱体，它通常由多个偏心圆组成。
在工作时，曲轴通过旋转带动连杆和滑块实现运动转换。
2. 连杆连杆是连接曲轴和滑块的零件，它通常由两个铰接连接的杆组成。
在工作时，连杆能够保持与曲轴相切，并使得滑块产生直线运动。
3. 滑块滑块是一个可在直线上自由运动的零件，它通过连杆与曲轴相连。
在工作时，当曲轴旋转时，连杆推动滑块沿着固定方向做直线运动。
三、曲柄滑块机构的工作原理曲柄滑块机构的工作原理可以分为四个阶段：进气、压缩、爆发和排气。
1. 进气阶段在进气阶段，曲轴处于上死点位置，连杆与滑块的夹角为180度。
此时，空气通过进气门进入汽缸内。
2. 压缩阶段在压缩阶段，曲轴开始向下旋转，连杆与滑块的夹角逐渐减小。
此时，活塞开始向上运动，将空气压缩。
3. 爆发阶段在爆发阶段，当曲轴旋转到一定角度时，连杆与滑块的夹角达到最小值。
此时，点火器点燃混合气体，在高温高压下爆炸产生能量。
4. 排气阶段在排气阶段，曲轴继续向下旋转，连杆与滑块的夹角逐渐增大。
此时，活塞开始向下运动，并将燃烧后的废气排出汽缸外。
四、结论通过以上介绍可以看出，在曲柄滑块机构中，曲轴通过旋转带动连杆和滑块实现运动转换。
在工作过程中，曲轴的旋转运动被转化为滑块的直线运动，从而推动活塞完成吸气、压缩、爆发和排气四个阶段的工作。
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第14章虚拟样机设计和试验分析实例14．1 曲柄滑块机构分析图14—1所示为某机器的曲柄滑块机构，圆盗1以n＝60r／min的转速逆时针旋转，在滑块的端部作用有载荷F，F的方向与滑块运动的方向相反。
已知：圆盘1的半径R＝350mm，厚度δ＝100mm，材料密度为7．8×10-3kg／cm3；连杆2长度L＝1100mm，宽度w＝150mm，厚度δ＝50mm，质量Q＝65kg，惯性矩Ixx＝0.132kg·m2，Iyy＝6.80 kg·m2；Izz＝6.91 kg·m2，滑块3长度L＝400mm，高度h＝300mm，厚度δ＝300mm，材料为黄铜。
试进行以下的建模和分析：1)确定滑块酌位置、速度和加速度。
2)裁荷F=l00kN时，确定所需的圆盘驱动力矩;3)设置驱动力矩，测量滑块的位置和速度。
4)对曲柄滑块机构进行参数化建模。
5)对曲柄滑块机构进行设计研究，考虑不同的圆盘半径R及以及B点的位置，分别取B点到圆心A点的距离=200、250、300、350、400mm，圆盘半径R比B点到圆心A点的距离大50mm，确定所需的圆盘驱动力矩，滑块的位置和速度。
14．11启动ADAMS／View程序1)在Windows NT的Start菜单，选择Program，再选择ADAMSl0.0，然后选择Aview，最后选择ADAMS—View，启动ADAMS／View程序。
2)在欢迎对话框，选择Crate a new model项；在模型名称栏输入Pistonpump；重力设置选择Earth Norma1参数；单位设置选择MKS系统(M，KG，N，SEC，DEG，H).3)选择OK按钮。
14.12检查和设置建模基本环境(1)检查默认单位系统在Settings菜单选择Units命令，显示单位设置对话框当前的设置应该为MKS系统(M，KG，N，SEC，DEG , H).(2)设置工作栅格1)在settings菜单，选择working Grid命令．显示设置工作栅格对话框。
2)设置：Size＝2.0， Size Y=l.0， Spcaing X＝0.05， Show Working Grid＝on。
3)选择0K按钮。
(3)动态调整活动窗口在主工具箱中，选择工具，在窗口内上下拖动鼠标，使之显示整个工作栅格。
(4)设置图标在Settings菜单，选择Icons命令，显示图标设置对话框：在New size 栏输入0.1;选择OK按钮。
(5)检查重力设置在settings菜单，选择Gravity命令，显示设置重力加速度对话框；当前的重力设置应该为x=0，y=-9.80665，Z＝0，Gravity＝ON；选择0K按钮。
(6)按F4键，显示坐标窗口。
(7)设置ADAMS默认存盘目录。
假设默认存盘目录为d:/ADAMS，则：在File菜单，选择select Directory栏，显示寻找目录对话框：输入d：／ADAMS：选择OK按钮。
14.1.3 几何建模1)定义连接点在主工具箱的几何建模工具集，选取定义点工具 ,选择参数Add toGround，Don‘t attach.；按表14—1所示的坐标，分别定义A、B、C点。
2)圆盘几何建模1)在几何建模工具集，选取圆柱体建模工具。
2)在参数设置栏，设置New Part；Length=0.1; Radius＝ON，Radius＝0．3.3)用鼠标选择POINT_1点为起始绘图点，拖动鼠标，此时可以看见几何形体随鼠标拖动改变方向。
释放鼠标键，完成圆盘形体建模。
4)改变圆盘方向。
用鼠标选择屏幕上无对象处，或选择，放弃当前对圆盘的选择；将鼠标置于点(0，0，0)，用右键显示弹出式菜单；在Part_1下方，选择MAR_1，再选择Modify，显示修改对话框;输入：0rientat50n：Orientation=(0.0，0.0，0.0)，选择OK按钮。
可以看见圆盘改变了放置方向。
5)改变圆盘位置。
在主工具箱，选择；选择不同视图方向工具，从不同的方向观看圆盘,可以看到圆盘在Z轴方向不对称于栅格平面。
选择MAR_l，再选择Modify,显示修改对话框；在Location栏，将{ 0，0，0}改为{0，0，-0.05}；选择0K按钮,圆盘移动到对称于栅格平面的位置。
6)改变圆盘名称，将鼠标置于圆盘处，显示弹出式菜单，选择PART_1，再选择Rename，显示改名对话框；在New Name栏，将Part_1改为wheel，选择0K按钮。
7)设置圆盘物理性质。
在圆盘处，显示弹出式菜单，选择wheel，再选择Modify，显示修改对话框；在Mass＆Inertia defined by栏，选择Geometry and Density在Density 栏，输入7800：选择Apply，然后选择Show calculated inertia，查看在当前的材料密度下，圆盘的质量和转动惯量；选择OK按钮。
(3)连杆几何建模1)在几何建模工具集，选取连杆建模工具。
2)在参数设置栏，选择New Part；Width＝ON，Width＝O.15；Depth＝ON，Depth＝0.053)选择POINT_2点为起始绘图点，拖动鼠标到POINT_3，释放鼠标键，完成建模。
4)改变连杆名称。
在连杆处，显示弹出式菜单，选择PART_1，再选择Rename，显示改名对话框；在New Name栏，将PART_l改为handle，选择0K按钮。
5)设置连杆物理性质。
在连杆处．显示弹出式菜单，选择handle,再选择Modify，显示修改对话框；在Mass＆Inertia defined by栏，选择User Input;输入；Mass＝65，Ixx＝O.132，Iyy＝6.8，Izz＝6．91;选择0K按钮。
(4)滑块几何建模1)在几何建模工具集，选取连杆建模工具。
2)在参数设置栏，选择：New Part，Depth＝0N，Depth＝0.3。
3)选择点(1.15，—0.15，0)为起始绘图点，拖动鼠标到点(1.55，O.15，0)，释放鼠标键，产生滑块几何模型。
4)改变滑块位置。
在点(1.15，-0.15，0)处，显示弹出式菜单，选择MAR_1,再选择Modify，显示修改对话框；在Location栏，将{1.15，-0.15,0}改为{1.15,-0.15，-0.15}；选择OK 按钮。
5)改变滑块名称。
在滑块处，显示弹出式菜单，选择Part_1，再选择Rename,显示改名对话框；在New Name栏，将PART_1改为piston，选择OK按钮。
6)设置滑块物理性质。
在连杆处，显示弹出式菜单，选择handle，再选择Modify，显示修改对话框；在Mass＆Inertia defined by栏，选择Geometry and Material type；在Density栏，显示弹出式菜单，选择Material，再选择Browse，显示数据库浏览器，选择Brass，选择0K按钮，输入黄铜材料；选择Apply，然后选择Show calculated inertia，观察在黄铜材料下，滑块的质量和转动惯量：选择OK按钮。
14.1.4施加约束和力(1)施加铰接副如图14—1所尔，圆盘在A点处通过铰接副同地面框架连接，在B、C点处分别通过铰接副将圆盘与连杆，连杆和滑块连接。
1)添加圆盘与地面框架铰接副。
在主工具箱的连接工具集，选择铰接副；在参数设置栏，选择1Location，Normal To Grid选择POINT_1点，完成设置。
2)添加圆盘与连杆铰接副。
连接工具集，选择铰接副；在参数设置栏，选择2Bod—Loc，NormaI To Grid：依次选择：圆盘、连杆、P01NT_2，完成设置。
3)添加连杆与滑块铰接副。
连接工具集，选择铰接副：在参数设置栏，选择2Bod-1 Loc, Normal to_Grid;依次选择:连杆,滑块,POINT_2,完成设置.(2)仿真观看当前模型的运动情况1)在主工具抵选择仿真工具。
2)在主工具箱参数设置栏，选择Dynamic，取End Time=5.0，Steps＝200。
3)选择，开始仿真分析.4)如果需要，可以选择回放工具，重新观看仿真过程(3)添加棱柱副1)在主工具箱，选择棱柱副工具。
2)在主工具箱参数设置栏，选择2Bod—1Loc，Pick Feature。
3)依次选择：滑块、地面、POINT_3、点(0.18，0，0)(定义方向)，完成设置。
(4)定义圆盘的运动1)在主工具箱的运动工具集，选择旋转运动工具图标，显示定义旋转运动对话框2)在Set up栏，输入360；选择JOINT_1，完成转速设置。
(5)施加滑块作用力F1)定义力的作用点。
在主工具箱的几何建模工具集，选取定义点工具；选择参数：Add to Ground，Don’t attach：选择点(1.55，0，0)，定义点POINT_4。
2)在主工具箱的力工具集，选择单作用力图标，显示施加力对话框3)在参数设置区，输入和选择：Direction=Space Fixed；Construction＝Pick Feature；Characteristic＝Custom。
4)依次选择：滑块、点P0INT_4(1.55，0，0)和(O．18，0，0)；设置力FORCE_1,同时显示修改力对话框。
5)在修改力对话框,定义F(time, ) ＝SIGN (10000,一VX(.pistonpump.piston.MAR_4));选择OK按钮，完成设置。
在力表达式中，SIGN()为符号函数，VX()为X方向速度； .pistonpump．piston．MAR_4为滑块上的一个标记，是力作用I点。
可以通过FORCE_1处的弹出式菜单，选择FORCE_1和info，通过信息窗口了解力FORCE_1的有关信息。
(6)保存曲柄滑块机构模型在File菜单，选择save Database。
当前模型的轴测视图如图14—2所示。
14.1.5对曲柄滑块机构进行仿真分析(1)仿真分析1)在主工具箱，选择仿真工具；在主工具箱参数设置栏，选择Dynammic,取End Time＝2.5，Steps＝200。
2)选择，开始仿真分析.(2)如果需要,可以选择回放工具，回放仿真过程.14.1.6仿真分析后处理(1)启动ADAMS／Post Processor 在主工具箱，选择，显示ADAMS／PostProcessor 程序界面。
(2)设置视窗布置在主工具条，用右键选择视窗布置工具集，选择图标,设置3个视窗。
(3)重现仿真过程1)激活左边的屏幕视窗，将鼠标置于视窗上，用鼠标右键打开弹出式菜单：2)选择load Animation命令，调入ADAMS／View的仿真计算结果，可以在屏幕上看见已经调入的曲柄滑块机构，如图14—3所示:图14—3 后处理程序界面13)在控制区，根据需要进行各种方式的回放。