动态构造——曲柄滑块

双偏心轮机构
曲柄滑块机构——转动副转化成移动副的演化
C
2
B 1 A
C
2
D B 1 A
3
3 4
C
3
4
D
B 1 A
2
A
B 1
2 4
C3
4
B 1 4 3
还可以转化为双滑块机构
偏置曲柄滑块机构
B 2 1 A A
2 4
C 3
对心曲柄滑块机构
曲柄滑块机构的运动规律
以右图为例 记曲柄OQ的长为r，连杆QP的长为l，O为机架 与曲柄的链接点，P为滑块 当曲柄绕固定点O以某个角速度，Q在以O为圆 心的圆上旋转时，由连杆l带动滑块P在水平槽内作 往复直线运动，就形成了曲柄滑块机构的运动方式。
图2
最大压力角与行程速比系数的关系
图5.4. 3
压力角和传动角
三、死点
死点 在不计构件的重力、惯性力和运动副中摩擦阻力的条件下，当机构处于压力角为90。 （传动角为0。）的位置时，推动从动件的有效分力为零。在此位置，无论驱动力多大， 均不能使从动件运动，机构的这种位置为死点。
曲柄滑块机构的死点 在曲柄滑块机构（图2[曲柄滑块机构的死点]） 中,当滑块主动时也同样存在两个死点位置 （CBA和C1B1A）。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。
在曲柄滑块机构中，当曲柄较短 时，往往用一个旋转中心与几何中心 不相重合的偏心轮代替，如图5.3.2所 示，构件1为偏心轮，偏心距e相当于 曲柄长度。偏心轮机构适用于滑块行 程较小的场合，如剪扳机、冲床、颚 式破碎机等。
偏心轮机构 示意图
此外，在要求曲柄长度和从动件行程 可调节的场合，常采用双偏心轮机构。 如图所示曲柄滑块机构，曲柄由偏心 距分别为e1=AO和e2=O1O2的两个偏心 轮1、2组成，通过改变两偏心轮相对 周向位置（即改变A、 O1、O2三点相 对位置）可实现曲柄长度AB在(e2e1+O2B)至(e2+e1+O2B)之间的连续调 节，从而使滑块4具有不同的行程。
冲床
冲床就是一台冲压式压力机。在国民生产中，冲压工艺由于比较传统机械加工来说有节约材 料和能源，效率高，对操作者技术要求不高及通过各种模具应用可以做出机械加工所无法达 到的产品这些优点，因而它的用途越来越广泛。 按机身结构型式分 有开式和闭式两类
冲床的工作原理 ： 由电动机通过三角皮带驱动大皮带轮（通 常兼作飞轮）,经过齿轮副和离合器带动 曲柄滑块机构,使滑块和凸模直线下行锻 压工作完成后滑块回程上行,离合器自动 脱开，同时曲柄轴上的自动器接通，使滑 块停止在上止点附近。 每个曲柄滑块机构称为一个“点”。最 简单的机械压力机采用单点式，即只有一 个曲柄滑块机构。有的大工作面机械压力 机，为使滑块底面受力均匀和运动平稳而 采用双点或四点的。
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。
（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。
内燃机的工作过程：
内燃机各部分的作用： 活塞的往复运动通过连杆变为曲柄的连续转动，该 组合称为曲柄滑块机构 凸轮的顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为凸轮机 构 两齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动 作，称为齿轮机构 各部分协调动作的结果：化学能 机械能
压缩机
压缩机：输送气体和提高气体压力的一种从动的流体机械。是制冷系统的心脏，它从吸气管 吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高 压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩→冷凝→膨胀→蒸发 ( 吸热 ) 的制 冷循环。 压缩机一般由壳体、电动机、缸体、活塞、控制设备 ( 启动器和热保护器 ) 及冷却系统组 成。冷却方式有油冷和自然冷却两种
工作原理： 压缩机工作时，电动机通过联轴器带动曲轴旋转，再通过曲柄连杆机构将曲轴的旋转运动变成 十字头的往复运动。十字头带动活塞杆，使活塞在汽缸内作往复运动。曲轴旋转一周，活塞在 汽缸内往复一次，压缩机完成一次工作循环。一个工作循环有膨胀、吸气、压缩、排气四个过 程。电机带动曲轴不断旋转，工作循环不断重复，从而不断吸人并压缩排出气体。
汽车发动机
发动机是把某一种形式的能量转变成机械能的机器。现代汽车所使用的发动机多为内燃机，内 燃机是把燃料燃烧的化学能转变成热能，然后又把热能转变成机械能的机器，并且这种能量转 换过程是在发动机气缸内部进行的。
发动机的曲柄滑块（连杆）机构： 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量 转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组 和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受 燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成 曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在 进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲 轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。要完成能 量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工 作。
（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
二、压力角和传动角 压力角和传动角
压力角和传动角 在图5.4.3所示曲柄摇杆机构中，若不计各构件的质量和运动副中的摩擦力，则连杆BC只受 两个力的作用且作用力沿B、C两点连线方向，于是主动曲柄通过连杆BC作用于从动摇杆CD的 力F沿BC方向，F可分解为两个分力Ft和Fn Ft=Fcosα （5.4.3） Fn=Fsinα （5.4.4） 式中α为力F的作用线与其作用点（图中为C点）速度vC方向所夹的锐角，称为压力角，其余 角γ称为传动角。 由上述公式可知，α角越小或γ角越大，则使从动件运动的有效分力Ft就越大，机构的传动 性能就越好，所以压力角α是反映机构传动性能的重要指标。在连杆机构设计中，由于传动 角γ便于观察和测量，故常用γ角来衡量连杆机构的传动性能。 曲柄滑块机构的压力角和传动角 为保证连杆机构具有良好的传动性，对一般机械机构（包括曲柄滑块机构）设计要求最小传 动角γmin≥40(即αmax≤50)，对高速大功率机械则要求γmin≥50(即αmax≤40)。
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。
曲柄滑块机构的分类
对心曲柄滑块机
偏置（偏心）曲柄滑块机构
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
对心曲柄滑块机构，如图（a）；偏置曲柄滑块机构，如图（b）。对心曲柄滑块机构中，滑块的两极限位置C1和C2 之间的距离H称为行程，等 于两倍的曲柄长。为使机构能正常工作，通常连杆和曲柄长度比在3~12之间选取。
对心曲柄滑块机
偏置（偏心）曲柄滑块机构
图1-3-1
图1-3-2
图1-3-3
图1-3-4
内燃机
内燃机是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入机器内部燃烧产生热能再转化为机械能 的一种热机。内燃机具有体积小、质量小、便于移动、热效率高、起动性能好的特点。但是 内燃机一般使用石油燃料，同时排出的废气中含有害气体的成分较高。
组成： 1、汽缸体 4、排气阀 7、凸轮 轮 工作原理： 1、活塞下行，进气阀开启，混合气体进入汽缸； 2、活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩，在 顶部点燃火燃烧； 3、高雅燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭； 4、活塞上行，排气阀开启，废气体被排斥气缸。 2、活塞 5、连杆 8、顶杆 3、进气阀 6、曲轴 9、10、齿
曲柄滑块机构运动过程示意图
曲柄滑块机构运动特性
特点概要： 优点 曲柄滑块机构几何形状简单，易于加工可承受加大的载荷，磨损较小、耐磨性能、平 面度等较高 ，工作可靠,在工程实践中得到广泛的应用。 缺点 实现直线运动比较简单，机械效率低，误差较大，有惯性力。
一、急回特性 急回特性
急回特性 在某些连杆机构中，当主动件（一般为曲柄）作等速转动时，从动摇杆作往复摆动，而 且摆回时的平均速度比摆去时的平均速度要大，这种性质称为连杆机构的急回特性。在 生产实际中利用连杆机构的急回特性可以缩短非生产时间，提高生产效率。 曲柄滑块机构急回特性 对于图示曲柄滑块机构，极位夹角为∠C1AC2，其值与机构尺寸有关，但一定小于900。 滑块慢行程的运动方向不仅与曲柄转向有关，而且还与移动副导路的偏置方向有关， 如图a、b所示。当e=0时，q=00，即对心曲柄滑块机构不存在急回特性。
产品构造2
——塑料材质和动态构造
目录
1 动态构造分类 2 曲柄滑块机构
定义 基本构成
3 曲柄滑块机构的分类 4 曲柄滑块机构的运动规律 5 曲柄滑块机构运动特性
一、急回特性 二、压力角和传动角 三、死点
6 曲柄滑块机构的应用
动态构造分类
带传动 链传动 直齿轮 斜齿轮 锥齿轮 齿轮齿条 19涡轮蜗杆传动 液压传动 气压传动
平面四杆机构 曲柄摇杆机构 曲柄滑块机构 凸轮连杆机构传动 棘轮棘爪传动 槽轮机构传动 不完全齿轮传动 螺旋机构传动 空间连杆机构传动
曲柄滑块机构
定义： 曲柄滑块机构是一种常用的机械结构，也是 在机械上应用广泛的平面连杆机构 。曲柄滑 块机构是铰链四杆机构的演化形式,由若干刚 性构件用低副(回转副、移动副)联接而成的 一种机构。 基本构成：机架、曲柄、连杆、滑块。 常用于将曲柄的回转运动变换为滑块的往复 直线运动;或者将滑块的往复直线运动转换为 曲柄的回转运动。是压气机、冲床、活塞式 水泵等机械的主机构。 举例：内燃机中的机壳为机架、曲轴为曲柄、 连杆为连杆，活塞为滑块。作用是将燃烧后的 空气产生的压力带动活塞的直线运动转换为回 转运动，发动机就转了。举例空气压缩机：机 壳为机架、曲轴为曲柄、连杆为连杆，活塞为 滑块，其中的作用是将回转运动转换为直线运 动，压缩空气。
发动机工作原理： 完成这个能量转换必须经过进气，把可燃混合气(或新鲜空气)引入气缸；然后将进入气缸的可燃 混合气(或新鲜空气)压缩，压缩接近终点时点燃可燃混合气(或将柴油高压喷入气缸内形成可燃 混合气并引燃)；可燃混合气着火燃烧，膨胀推动活塞下行实现对外作功；最后排出燃烧后的废 气。即进气、压缩、作功、排气四个过程。把这四个过程叫做发动机的一个工作循环，工作循环 不断地重复，就实现了能量转换，使发动机能够连续运转。
典型机器分析 通用压力机
通用压力机是采用曲柄滑块机构的锻压机械，因此也称为通用曲柄压力机。下面以两种典型的 通用压力机来说明它的工作原理和结构组成。
图8-l为JB23-63型通用压力机的外形图。
图8-2为其运动原理图。
1—电动机 2—小带轮 3—大带轮 4—小齿轮 5大齿轮 6—离合器 7—曲轴 8—制动器 9—连杆 10—滑块 11—上模 12—下模 13—垫板 14—工作台 15—机身