曲柄滑块机构的定义
曲柄(导杆)滑块机构设计分析正文.
目录1 引言1．1 选题的依据及意义·························································································（1）1．2 国内外研究概况及发展趋势··········································································（2）1．3 论文主要工作·······························································································（3）2 曲柄（导杆）滑块机构简介····································································（4）3 曲柄（导杆）滑块机构的运动学分析3．1 曲柄导杆滑块机构的运动分析······································································（5）3．1．1 机构装配的条件····················································································（6）3．1．2 建立数学模型·························································································（6）3．1．3 计算机辅助分析及其程序设计······························································（9）3. 2曲柄滑块机构的运动分析3．2．1 机构装配的条件·····················································································（25）3．2．2 建立数学模型·······················································································（25）3．2．3 计算机辅助分析及其程序设计·····························································（27）4 曲柄（导杆）滑块机构实验台装置设计4. 1 实验台结构·································································································（40）4.2 实验台硬件操作说明···················································································（41）4.3 用SolidWorks 2006实现实验台的立体图形················································（42）总结·········································································································（46）参考文献·········································································································（47）致谢·········································································································（48）1 引言1．1 选题的依据及意义1．曲柄（导杆）滑块机构定义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。
机械基础--简答题综合
综合简单题一（机构和零件部分）1、机器与机构有什么区别？试举例说明。
答：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料和信息。
机器就是人为实体（构件）的组合，它的各部分之间具有确定的相对运动，并能代替或减轻人类的体力劳动，完成有用的机械功或实现能量的转换。
例如：电动机和内燃机。
机构是用来传递运动和力的构建系统，机构也是人为实体（构件）的组合，各运动实体之间也具有确定的相对运动，但不能做机械功，也不能实现能量转换。
例如：航空发动机、纺织机、拖拉机。
2、机器通常由哪几个部分组成？个部分起什么作用？答：机器通常由动力部分、工作部分和传动装置三部分组成。
除此之外，还有自动控制部分。
动力部分是机器动力的来源，常用的发动机有电动机、内燃机和空气压缩机等。
工作部分是直接完成机器工作任务的部分，处于整个传动装配的终端，起结构形式取决于机器的用途。
例如金属切削机床的主轴、拖板、工作台等。
传动装置是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。
例如：金属切削机床中常用的带传动、螺旋传动、齿轮传动、连杆机构、凸轮机构等。
机器应用的传动方式主要有机械传动、液压传动、气动传动及电气传动等。
3、什么是构件？什么是零件？构件与零件关系如何？试举例说明。
答：构件是机构中的运动单元体，也就是相互之间能作相对运动的物体。
零件是构件的组成部分。
构件与零件既有联系又有区别，构件可以是单一的零件，如单缸内燃机中的曲轴，既是构件，也是零件：构件也可以是由若干零件连接而成的刚性结构，如连杆构件是由连接体、连杆盖、螺栓和螺母等零件连接而成。
区别在于：构件是运动的单元，零件是加工制造的单元。
4、什么是运动副？运动副如何分类？运动副是高副、低副区分？特点？答：运动副是两构件直接接触组成的可动连接，它限制了两构件之间的某些相对运动。
而允许有另一些相对运动。
根据运动副中两构件的接触形成不同，可分为低副和高副。
低副是指两构件之间以面接触的运动副，分为：转动副，移动副，螺旋副高副是指两构件以点或线接触的运动副低副承载能力大，易制造和维修，但滑动摩擦损失大，效率低，不能传递较复杂的运动。
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。
曲柄滑块原理的应用
曲柄滑块原理的应用简介曲柄滑块机构是一种常见的机械传动装置，利用曲柄的旋转运动和滑块的直线往复运动实现传递和转换动力。
它广泛应用于工程机械、汽车、机床等领域，具有结构简单、运动平稳等优点。
机械原理曲柄滑块机构由曲柄、滑块和链接杆组成。
曲柄是一个固定在旋转轴上的杆状零件，滑块则是直线往复运动的零件。
通过曲柄的旋转，使滑块沿着特定的轨迹运动，完成工作。
应用领域曲柄滑块机构在工程机械和汽车领域有着广泛的应用。
下面列举几个常见的应用案例：1.压力机：曲柄滑块机构被用于压力机中，通过滑块的往复运动，对工件进行加工、冲压、模具压制等工艺操作。
压力机的应用范围广泛，包括汽车制造、建筑、钢铁等行业。
2.发动机：汽车发动机中的活塞运动正是通过曲柄滑块机构实现的。
曲柄将发动机的旋转运动转换为活塞的直线往复运动，完成燃料的供给、爆发和排出的工作。
3.输送机：装载、输送和卸载物料是工业生产中常见的任务。
曲柄滑块机构可以用于实现输送机的往复运动，将物料或货物从一处运送到另一处。
4.工具机：曲柄滑块机构被广泛应用于工具机中，如剪床、冲床等。
通过滑块的往复运动，可以对工件进行切割、冲压、打孔等加工操作。
工作原理曲柄滑块机构的工作原理是利用曲柄的旋转运动来驱动滑块的直线往复运动。
下面是曲柄滑块机构的工作步骤：1.曲柄旋转：曲柄轴被连接到旋转动力源上（如电机），当电机启动后，曲柄开始旋转。
2.滑块运动：曲柄的旋转运动将通过曲柄销传递给滑块，使滑块沿着直线轨迹运动。
滑块的运动轨迹由曲柄的形状和滑块导向方式决定。
3.完成工作：滑块的直线往复运动可用于完成各种工作。
如在压力机中，滑块的下压能够对工件进行加工。
在发动机中，滑块的运动可以推动活塞进入燃烧室。
优点和局限性曲柄滑块机构作为一种常见的机械传动装置，具有以下优点：•结构简单：由于曲柄滑块机构由少量零件组成，因此结构简单，便于制造和维修。
•运动平稳：曲柄滑块机构的滑块运动往复平稳，具有较高的稳定性和可靠性。
铰链四杆机构的演化
对心曲柄滑块机构
偏置曲柄滑块机构
e≠0,偏置曲柄滑块机构 e = 0,对心曲柄滑块机构
对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构
曲柄摇杆机构
曲柄滑块机构
偏置曲柄滑块机构
对心曲柄滑块机构
曲柄滑块机构的应用——内燃机
曲柄滑块机构的应用 对心曲柄滑块机构 ——滚轮送料机
曲柄滑块机构的应用——冲压机
偏心轮机构
在曲柄滑块机构中,当曲柄较短时,往往用一个旋转中心 与几何中心不重合的偏心轮代替曲柄,
只能以曲柄为主动件
二、导杆机构
取曲柄滑块机构的原连架杆2为机架而得到的,原连杆3 为主动件,若l3 l2,导杆1作整（ZHOU）运动,称为转动导 杆机构；若l3 l2,导杆1作往复摆动,称为摆动导杆机构,
2
3
4
1
3 4
2
3
4
2 1
1
应用实例：回转式油泵 转动导杆机构 牛头刨床的主体机构 摆动导杆机构
曲柄导杆机构
转动导杆机构 摆动导杆机构 移动导杆机构 曲柄摇块机构
转动导杆机构: 应用:旋转式水泵
有急回特性,无死点
摆动导杆机构的应用——牛头刨床主运动机构 以曲柄为主动件有急回特性
移动导杆机构的应用——手动抽水机构 取曲柄滑块机构中的原滑块4为机架而得到的,当原曲柄2 转动时,导杆1可在固定滑块4中往复移动,故该机构称为移 动导杆机构 或定块机构 ，
§5-3 铰链四杆机构的演化
• 演化的方法: 改变某些构件的形状、相对长度、选择
不同的构件作为机架
一、曲柄滑块机构： 当曲柄摇杆机构中的பைடு நூலகம்杆为无限长时,即为曲柄
滑块机构,具有一个移动副和三个转动副，
摇杆长 → ∞ → 直线 摇杆3 → 滑块
曲柄滑块四杆机构压力角传动角的定义及其计算课件
传动角定义及作用
定义
在平面连杆机构中，主动件与从动件开始相对运动时的两个共线位置之间的夹角。
作用
衡量机构的传动性能，传动角越大，机构的传动性能越好，效率越高。
影响压力角和传动角的因素
01
曲柄长度
02
连杆长度
03
滑块位置
04
压力角传动角计算方法论述
压力角计算方法
定义
计算公式 注意事项
传动角计算方法
定义
传动角是指在曲柄滑块四杆机构 中，主动件通过连杆传递给从动 件的力的方向与从动件运动方向
之间所夹的锐角。
计算公式
传动角γ可通过余弦函数计算， γ=arccos((lAB^2+lBC^2-
lAC^2)/(2lAB·lBC))，其中lAB、 lBC和lAC分别为曲柄、连杆和滑
块的长度。
注意事项
在计算传动角时，需确保所取角 度为锐角，并注意机构的运动方
实验目的
验证曲柄滑块四杆机构压力角传动角的定义，探究机构运动过程中压力角和传动角的变化规律，提高理论知识的 实践应用能力。
方案制定
搭建曲柄滑块四杆机构实验台，通过调整机构参数和运动速度，采集不同位置下的压力角和传动角数据，进行对 比分析。
数据采集与整理方法论述
数据采集方法
采用光电传感器和角度传感器实时采集 机构运动过程中的压力角和传动角数据， 确保数据的准确性和实时性。
曲柄滑块四杆机构定义
01
02
03
04
块四杆机构工作原理
旋转运动转换为直线运动
传动比与行程速度变化
曲柄滑块四杆机构类型
对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构
03
压力角传动角概念及影响因素
曲柄滑块最小传动角及极限位置
曲柄滑块最小传动角及极限位置1. 引言嘿，大家好！今天咱们聊聊一个听起来可能有点复杂，但其实一点都不难的东西——曲柄滑块机构。
想象一下，你的自行车链条在转动，车轮也跟着转动，这其中就有许多有趣的机制在起作用。
尤其是曲柄滑块这个小家伙，它在机器中扮演着重要的角色。
它的工作原理不仅让人眼前一亮，还能让你在周末修车时倍感自豪！那么，今天我们主要聊聊曲柄滑块的最小传动角和极限位置，准备好了吗？2. 曲柄滑块的基本概念2.1 什么是曲柄滑块？简单来说，曲柄滑块是一种机械装置，它将旋转运动转换为直线运动。
想象一下，曲柄就像是个小旋转木马，而滑块则是那在木马上欢快转动的小朋友。
它们俩之间的互动，让很多机器能够顺利运转，比如汽车的发动机、压缩机等等。
2.2 最小传动角的定义接下来，咱们要说的就是“最小传动角”了。
简单来说，这个角度就像是我们骑车时的转弯角度，不能太小，否则车子就会摔倒；也不能太大，否则就没法顺利过弯。
最小传动角是指在曲柄滑块工作时，确保滑块能够顺畅移动的最小角度。
要是低于这个角度，滑块就会开始打滑，或者甚至出现故障，真是令人心烦意乱啊。
3. 曲柄滑块的极限位置3.1 极限位置的意义再来聊聊极限位置，这个概念就像是你打篮球时的底线，你越过了它就算犯规。
曲柄滑块也有它的极限位置，也就是滑块能运动的最大范围。
超出了这个范围，滑块就像是一个失控的火箭，可能会造成机器的损坏或者其他不必要的麻烦。
明白这一点，咱们就能更好地理解曲柄滑块的工作原理。
3.2 如何计算极限位置？那么，如何计算这个极限位置呢？其实，方法并不复杂。
首先，咱们需要知道曲柄的长度、滑块的行程和滑块的起始位置。
通过一些简单的几何计算，就能得出滑块的极限位置。
这样一来，就能保证我们的机械设备安全稳定地运转。
4. 应用与实践4.1 日常生活中的应用说到这里，可能有人会问，曲柄滑块和我有什么关系呢？其实，它的应用无处不在。
无论是你家里的洗衣机，还是你每天都要骑的自行车，里面都可能藏着曲柄滑块的身影。
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。
任务1曲柄压力机中的曲柄滑块机构的设计
运动学优化设计
优化目标确定
根据实际应用需求，确定曲柄滑块机构的优化目标，如减小体积、减轻重量、提高运动精度等。
优化方法选择
选择合适的优化算法或设计方法，如数学规划、遗传算法、模拟退火等，对曲柄滑块机构进行优化设 计。
05 曲柄滑块机构的动力学分 析
动力学模型建立
建立曲柄滑块机构的运动学模型，包括曲柄、连杆和滑块等部件的运动关 系。
在汽车制造、航空航天、化工、食品 加工等领域也有广泛应用。
02 曲柄滑块机构设计基础
机构设计原则
功能性原则
确保曲柄滑块机构能够实现预定的运动和功能要 求。
效率性原则
优化机构设计，提高系统的效率和性能。
可靠性原则
确保机构在各种工作条件下能够稳定、安全地运 行。
机构设计流程
01
需求分析
明确设计需求，包括运动形式、工 作负载、空间限制等。
特点
结构简单、紧凑，能够实现较大 的传动比，且具有较高的传动效 率和可靠性。
工作原理
01
当曲柄绕固定轴转动时，通过连 杆带动滑块沿直线方向往复运动 。
02
曲柄的旋转运动通过连杆转化为 滑块的直线运动，从而实现机械 能的传递和转换。
应用领域
曲柄滑块机构广泛应用于各种机械传 动和加工设备中，如压力机、冲床、 剪床、压缩机等。
影响滑块的移动范围和稳定性。
运动副间隙
影响机构的运动精度和摩擦特性。
03 曲柄滑块机构的结构设计
曲柄设计
曲柄长度
根据压力机的规格和要求，确定 曲柄的长度，以满足工作行程和 传动效率的需求。
曲柄材料
选择具有高强度和耐久性的材料， 如铸钢、合金钢等，以确保曲柄 的刚性和稳定性。
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
齿轮曲柄滑块机构运动原理
齿轮曲柄滑块机构运动原理一、引言齿轮曲柄滑块机构是机械传动中常用的一种机构，它可以将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动。
本文将详细介绍齿轮曲柄滑块机构的运动原理。
二、齿轮的基本原理齿轮是一种常用的机械传动元件，它由一个或多个齿轮组成，通过啮合传递力和运动。
齿轮的基本原理是利用啮合齿轮间的齿形来实现传递力和运动。
在两个啮合的齿轮中，大齿轮比小齿轮转速慢，但扭矩大；小齿轮比大齿轮转速快，但扭矩小。
因此，在不同大小的齿轮组合中，可以实现不同的速比和扭矩输出。
三、曲柄的基本原理曲柄是一种能够将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动的机构。
它由曲柄连杆机构组成，其中曲柄为旋转部件，连杆为连接曲柄和活塞的机构，活塞为直线运动部件。
曲柄的基本原理是通过曲柄的旋转运动，使连杆产生往复直线运动，从而实现将旋转运动转化为直线运动。
四、滑块的基本原理滑块是一种能够将直线运动转化为旋转运动或者将旋转运动转化为直线运动的机构。
它由滑块和导轨组成，其中滑块为直线运动部件，导轨为限制滑块运动方向的机构。
滑块的基本原理是通过滑块在导轨上的往复直线运动，使其带动与之相连的齿轮或曲柄等旋转部件产生旋转运动，从而实现将直线运动转化为旋转运动。
五、齿轮曲柄滑块机构的组成齿轮曲柄滑块机构由齿轮、曲柄和滑块三个部分组成。
其中齿轮用于传递力和速度输出，曲柄用于将旋转运动转化为直线往复运动，而滑块则用于将直线往复运动再次转化为旋转输出。
六、齿轮曲柄滑块机构的运动原理齿轮曲柄滑块机构的运动原理可以分为以下几个步骤：1. 齿轮传递旋转运动当驱动齿轮开始旋转时，它会通过啮合传递旋转运动给被传动齿轮。
由于不同大小的齿轮组合会产生不同的速比和扭矩输出，因此可以根据需要选择不同大小的齿轮组合来实现所需的输出。
2. 曲柄将旋转运动转化为直线往复运动当被传动齿轮开始旋转时，它会带动与之相连的曲柄一起旋转。
由于曲柄是能够将旋转运动转化为直线往复运动的机构，因此在曲柄旋转时，连杆也会产生往复直线运动。
曲柄滑块机构的定义
曲柄滑块机构得定义曲柄滑块机构就是铰链四杆机构得演化形式,由若干刚性构件用低副(回转副、移动副)联接而成得一种机构。
就是由曲柄(或曲轴、偏心轮)、连杆滑块通过移动副与转动副组成得机构。
曲柄滑块得特点及应用常用于将曲柄得回转运动变换为滑块得往复直线运动;或者将滑块得往复直线运动转换为曲柄得回转运动。
对曲柄滑块机构进行运动特性分析就是当已知各构件尺寸参数、位置参数与原动件运动规律时,研究机构其余构件上各点得轨迹、位移、速度、加速度等,从而评价机构就是否满足工作性能要求,机构就是否发生运动干涉等。
曲柄滑块机构具有运动副为低副,各元件间为面接触,构成低副两元件得几何形状比较简单,加工方便,易于得到较高得制造精度等优点,因而在包括煤矿机械在内得各类机械中得到了广泛得应用,如自动送料机构、冲床、内燃机空气压缩机等。
优点:1.面接触低副,压强小,便于润滑,磨损轻,寿命长,传递动力大;2.低副易于加工,可获得较高精度,成本低;3.杆可较长,可用作实现远距离得操纵控制;4.可利用连杆实现较复杂得运动规律与运动轨迹。
缺点:1.低副中存在间隙,精度低;2.不容易实现精确复杂得运动规律。
凸轮滑块机构得定义凸轮机构就是由凸轮,从动件与机架三个基本构件组成高副结构。
凸轮就是一个具有曲线轮廓或凹槽得构件,一般为主动件,作等速回转运动或往复直线运动。
与凸轮轮廓接触,并传递动力与实现预定得运动规律得构件,一般做往复直线运动或摆动,称为从动件。
凸轮滑块得特点及应用、优点:1、能够实现精确得运动规律;2、设计较简单。
缺点:1、承载能力低,行程短;2、凸轮轮廓加工困难。
丝杠螺母机构得定义丝杠螺母机构又称螺旋传动机构。
它主要用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。
有以传递能量为主得(如螺旋压力机、千斤顶等);也有以传递运动为主得如机床工作台得进给丝杠);还有调整零件之问相对位置得螺旋传动机构等。
丝杠螺母得特点及应用优点:1.结构简单,支撑稳定。
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。
述说曲柄滑块机构的演化与由来
述说曲柄滑块机构的演化与由来
曲柄滑块机构是一种常见的机械运动机构，其最基本的结构包括曲柄、连杆和滑块三个部分。
曲柄滑块机构最早可以追溯到公元前3世纪左右，由希腊哲学家阿基米德发明。
他设计了一种水泵，其中就包含了曲柄滑块机构。
在欧洲中世纪时期，曲柄滑块机构被广泛应用于纺织机械、磨坊和振动器等机械中。
随着工业革命的到来，曲柄滑块机构得到了广泛的应用，并在汽车和机床等领域发挥了重要作用。
曲柄滑块机构的演化主要体现在材料、制造工艺、结构形式等方面的改进和创新。
比如，曲柄滑块机构的曲柄原来是由铸铁材料制成的，而现在则使用更轻、更强的合金材料。
此外，曲柄滑块机构的制造工艺也不断得到发展和更新，机械加工的技术和精度都得到了大幅提高。
在结构方面，曲柄滑块机构的形式也发生了变化，如增加了支撑杆、改变了滑块的形状等，以提高曲柄滑块机构的工作效率和稳定性。
总之，曲柄滑块机构是一种经典的机械运动机构，在工业和日常生活中都得到了广泛应用。
虽然曲柄滑块机构的基本结构没有改变，但其材料、制造工艺和结构形式等方面不断得到发展和创新。
这为曲柄滑块机构的应用提供了更广阔的空间和更好的前景。
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
常见的回转、直线运动转换的机构
常见的回转、直线运动转换的机构1 曲柄连杆机构1.1 曲柄滑块机构定义在普通四杆机构中，四个构件之间都是通过转动副连接，这样可以实现曲线与曲线运动之间的转换。
而曲柄滑块机构是保留曲柄杆、中间杆和固定杆（机架），将另一根杆退化为滑块，使滑块与中间连杆用转动副连接，滑块与固定杆用移动副连接，这样就可以实现曲柄端的回转运动与滑块端的直线运动相互转化。
1.2 曲柄滑块机构的特点及应用1.2.1 优点①低副连接，运动副单位面积受力小，便于润滑，磨损小；②对于长距离的控制也可以实现；③构件之间的运动靠几何封闭来维系，比力封闭的可靠。
1.2.2 缺点①结构设计较复杂，且对制造安装的敏感性大；②高速时将引起很大的振动和动载荷。
1.2.3 应用曲柄滑块机构在机械中的应用很广泛，例如，内燃机通过活塞往复运动将内能转换为曲柄转动的机械能；压力机结构中通过曲柄的连续转动，经连杆带动滑块实现加压作用；牛头刨床主运动机构中，导杆绕一点摆动，带动滑枕做往复运动，实现刨削；抽水机结构中，摇动手柄时，在连杆的支承下，活塞杆在筒（固定滑块）内做上下运动，以达到抽水目的。
另外，工程中的搓丝机、自动送料装置及自卸翻斗装置等机械中都用到曲柄滑块机构。
2 凸轮机构2.1 凸轮机构的组成和特点凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个部分组成，其中凸轮是主动件，从动件的运动规律由凸轮的轮廓决定。
凸轮是具有曲线轮廓或沟槽的构件，若从动件是移动构件，那么这样的凸轮机构便能实现回转运动、直线运动的转换。
凸轮机构特点是：①可以用于对从动件任意运动规律要求的场合；②可以高速启动，动作准确可靠，结构简单紧凑；③凸轮和从动件以点或线接触，单位面积上压力高，难以保持良好的润滑，易磨损；④凸轮形状复杂，加工维修较困难。
2.2 凸轮机构的分类及应用凸轮机构根据各构件相对运动的位置，可分为平面凸轮机构和空间凸轮机构两大类，根据从动件的运动形式，凸轮机构可分为移动从动凸轮机构和摆动从动凸轮机构两大类，根据凸轮形状，凸轮机构可分为盘形凸轮机构、柱体凸轮机构、椎体凸轮机构和球体凸轮机构。
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曲柄滑块机构的定义
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。
是由曲柄（或曲轴、偏心轮）、连杆滑块通过移动副和转动副组成的机构。
曲柄滑块的特点及应用
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。
对曲柄滑块机构进行运动特性分析是当已知各构件尺寸参数、位置参数和原动件运动规律时,研究机构其余构件上各点的轨迹、位移、速度、加速度等,从而评价机构是否满足工作性能要求,机构是否发生运动干涉等。
曲柄滑块机构具有运动副为低副,各元件间为面接触,构成低副两元件的几何形状比较简单,加工方便,易于得到较高的制造精度等优点,因而在包括煤矿机械在内的各类机械中得到了广泛的应用，如自动送料机构、冲床、内燃机空气压缩机等。
优点：
1.面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传递动力大；
2.低副易于加工，可获得较高精度，成本低；
3.杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制；
4.可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹。
缺点：
1.低副中存在间隙，精度低；
2.不容易实现精确复杂的运动规律。
凸轮滑块机构的定义
凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成高副结构。
凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。
与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。
凸轮滑块的特点及应用
.优点：
1.能够实现精确的运动规律；
2.设计较简单。
缺点：1.承载能力低,行程短；
2.凸轮轮廓加工困难。
丝杠螺母机构的定义
丝杠螺母机构又称螺旋传动机构。
它主要用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。
有以传递能量为主的(如螺旋压力机、千斤顶等)；也有以传递运动为主的如机床工作台的进给丝杠)；还有调整零件之问相对位置的螺旋传动机构等。
丝杠螺母的特点及应用
优点：
1.结构简单，支撑稳定。
2.制动装置由于滚珠丝杠副的传动效率高，又无自锁能力。
缺点：
1.传动形式需要限制螺母的转动，故需导向装置
2.但其轴向尺寸不宜太长，否则刚性较差。
因此只适用于行程较小的场合。
齿轮
齿轮齿条机构的定义
齿轮齿条传动是将齿轮的回转运动转变为往复直线运动，或将齿条的往复直线运动转变为齿轮的回转运动。
齿轮齿条的特点及应用
齿轮传动是应用最广的传动机构之一，齿轮传动依靠主动轮于从动轮齿的啮合，传递运动与动力。
优点：
1.传递动力大，效率高；
2.寿命长，工作平稳，可靠性高；
3.能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动。
缺点：
1.制造，安装精度要求较高，因而成本也较高；
2.不宜作与距离传动。
传动方案的选择
根据以上四种种方案的各个特点，选择第一种方案作为电动线锯机的传动系统方案。
这样电动线锯机的主要驱动部件就是由曲柄滑块组成。
这种机构是使回转运动和往复运动互相转换的一种机构。
电机的回转运动通过驱动曲柄滑块机构准换成上下往复运动，曲柄滑块的特性是用r和L的比值λ（λ=r/L）l来说明的，一般λ≤，λ越小，机构的工作效率就越高。
在运动分析中认为曲柄机构的曲柄等速回转，其角速度为：
W=π×n/30（弧度/秒）
式中：n —曲柄轴转速，已知转速为2800转/分
线锯机的曲柄轴角速度为
w =π⨯2800/30
一般情况下λ≤，在这里λ取，则
λ=r/L=
S=2r
r=15mm
又已知线锯机的上下往复行程为30mm
所以从上面公式可以计算出 L=100mm ，r=15mm
图如上图所示：
调速系统的设计
齿轮调速：
因为要求该线锯机的齿条速度在500~1500r/min 之间可以进行调节，所以其总传动比
i=12/n n =2800/1500=934/500=.
所以在我们设计齿轮的时候其传动比i=.。
方案采用单级斜圆柱斜齿减速器，在相同的工作条件下，采用斜齿轮调速可比直齿轮获得较小的几何传动尺寸，也就是说斜齿轮传动比直齿轮传动具有较大的承载能力。
齿轮调速又与其他调速（如皮带轮）相比、传动比精确、稳定、效率高、传递损失的功率最小。
结构简图如图所示：
圆柱齿轮的传动的设计计算
1.选择齿轮材料
小齿轮： 45钢 调制
2501=HB
大齿轮： 45钢 正火
1902=HB 2.初步计算
齿宽系数d ϕ：由教材（邱宣怀遍第四版，下同）
取：d ϕ=1
接触疲劳极限：Mpa Him 5601=σ
Mpa Him 5302=σ
初步计算许用接触应力[H σ]:
[1H σ]19.0H σ≈=*560=504Mpa
[2H σ]≈2H σ=*530=477Mpa
取d A 值：由表得d A =85 估计15=β度
初步计算小轮直径1d ： 3211)]
[(182H E H d Z Z u u kT d σφ±≥
⇒1d =。