曲柄滑块机构运动简图(曲柄滑块机构运动简图说明)

机械原理 设计曲柄滑块机构？

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曲柄滑块机构是指用曲柄和滑块来实现转动和移动相互转换的平面连杆机构。曲柄滑块机构中与机架构成移动副的构件为滑块，通过转动副联接曲柄和滑块的构件为连杆。

曲柄滑块机构运动简图(曲柄滑块机构运动简图说明)

曲柄滑块机构运动简图(曲柄滑块机构运动简图说明)

偏置曲柄滑块机构中文名

曲柄滑块机构

外文名

slider crank mechani

分类

对心式、偏置式

学科

机械原理

基本信息

曲柄滑块机构广泛应用于往复活塞式发动机、压缩机、冲床等的主机构中，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。偏置曲柄滑块机构的滑块具有急回特性，锯床就是利用这一特性来达到锯条的慢进和空程急回的目的。

曲柄滑块的运动特性常用曲柄转角与滑块行程s的关系曲线来表示。如果是对心曲柄滑块机构（如下图所示），没有急回特性，极位夹角为零。

对心曲柄滑块机构运动特性

类型

下图左所示的曲柄滑块机构，滑块的导路中心线通过曲柄的回转中心A，为对心曲柄滑块机构。如果将对心曲柄滑块机构中的滑块C作为机构运动的输出件，则滑块C运动到两个极限位置时，原动件曲柄AB在对应位置间的夹角等于零，即机构的极位夹角

为0°，说明对心曲柄滑块机构没有急回运动特性。

下图右所示曲柄滑块机构，滑块的导路中心线不通过曲柄的回转中心A，为偏置曲柄滑块机构。与对心曲柄滑块机构不同，如果将偏置曲柄滑块机构中的滑块C作为机构运动的输出件，则偏置曲柄滑块机构具有急回运动特性。

曲柄滑块机构

设计曲柄滑块机构时，为保证原动件能够绕其与机架固定的点整周旋转，必须满足一定的杆长条件。

下图所示偏置滑块机构由原动件AB、连杆BC、滑块C以及机架组成。设：机构中构件AB长

，连杆BC长

，滑块移动的导路中心线与构件AB的回转中心A之间的偏置距离是e。下面分析机构满足什么杆长条件时，才能保证构件AB绕机架固定点A整周旋转，成为曲柄。

如果构件AB是曲柄，则能够绕A点整周转动，曲柄上B点应能通过曲柄AB与连杆BC的两个共线位置

（重叠共线）和

（拉直共线）。曲柄AB与连杆BC处于重叠共线位置时，由

的边长关系可得

。曲柄AB与连杆BC处于拉直共线位置时，由

的边长关系可得

可以根据滑块极限位置，用作图法求解。

连接E1C1与E2C2，就得到连杆的长度。量取各杆长度，曲柄滑块机构确定。

曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构中的摇杆机构长度趋于什么也演变过来的

C点（见图）的轨迹为以D为圆心，lcd为半径的圆弧。lcd越长，曲柄滑块机构中，根据滑块移动的导路中心线是否通过曲柄的回转中心，划分成对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构两种类型。圆弧越平直。当lcd→∞时，C点的轨迹为直线，这时可把摇杆做成滑块，转动副D转1—踏板；2—连杆；3—皮带轮；4—机架化成了移动副，曲柄摇杆机构转化成了曲柄滑块机构。

平面连杆机构是什么？

1铰链四杆机构

如图1-22所示为一种常见的脚踏缝纫机，当脚踏动踏板1时，摇动的踏板通过连杆2可驱动皮带轮3旋转，以此把旋转的动力供应给缝纫机头工作。缝纫机踏板、连杆、皮带轮所组成的传动装置，是一种典型的平面连杆机构，称作曲柄摇杆机构，它能将摇动的运动形式转换成旋转的运动形式，反之也能将皮带轮的旋转运动转换为踏板的摇动，如图1-23所示，当AB杆360°旋转能通过BC杆驱动杆件CD围绕D点在一定范围内摆动。

图1-22脚踏缝纫机运动简图

图1-23曲柄摇杆机构运动简图

1—曲柄；2—连杆；3—摇杆；4—机架

图1-23是按一定比例的直线、曲线及简单的符号，来表示机构各构件间相对运动关系和运动规律的简图，称之为机构运动简图，是对具体图1-25游梁抽油机结构及机构运动示意图事物的抽象。在机构中，构件与构件之间的连接部位被称为运动副，如AB与BC杆件连接处的小圆圈称为回转副或铰链，表示AB杆件和BC杆件可以相对转动。其中，AB杆能够绕转动副A轴线360°转动，称其为曲柄；CD杆仅能绕其转动副轴线往复摆动，称其为摇杆；AD杆是固定不动的杆件，起支撑作用，称其为机架；BC杆件因不与机架连接，称其为连杆。

当机架杆件长度相对其他杆件长度发生改变时，得到的运动形式又将不同，如图1-24（a）和（b）所示，分别为双曲柄机构和双摇杆机构。在双曲柄机构中，主动件和从动件均为曲柄，主动曲柄等速旋转，而从曲柄变速旋转；在双摇杆机构中，杆件AB和CD仅能产生摆动。曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构统称为铰链四杆机构，是平面连杆机构最基本的类型。

曲柄摇杆机构在工业中有普遍的应用，如图1-25所示为目前石油开采广泛使用的游梁抽油机结构及机构运动示意图，其工作原理是电动机通过带轮和减速器减速带动曲柄OA转动，曲柄OA带动连杆O1B驱动游梁绕支架作上下摆动，驴头上悬绳器拉动抽油杆上下运动，拉动井底抽油泵中活塞进行抽吸原油，并将原油排出地面。

机械中存在的诸多连杆机构基本上都是通过四杆机构演化而来的，如图1-26（a）所示，挖掘机一系列挖掘和提升的动作是几个连杆机构综合运动的结果，其中液压缸是长度可变的杆件，担负着驱动的任务；图1-26（b）的测量仪表是连杆机构与齿轮机构的组合，通过移动左边的滑块就能使大齿轮转动，以此带动小齿轮及指针旋转，达到显示测量结果的目的。

图1-26连杆机构的应用实例

2曲柄滑块机构

如图1-27所示为单缸四冲程汽油机构造示意图，发动机工作时气体燃烧的膨胀力将驱动活塞在气缸内直线移动，然后通过连杆驱动曲轴（即曲柄）做旋转运动，发动机由此进行旋转动力的输出。气缸、活塞、连杆、曲轴所组成的机构称为曲柄滑块机构，图1-28为曲柄滑块机构运动简图，此种机构是通过曲柄摇杆机构演化而来的，它能将旋转运动转化为直线往复移动的运动形式，在工程领域，压力机、活塞式空气压缩机均是以此机构为原理进。比较上述两个不等式可知，偏置滑块机构存在曲柄的杆长条件是：机构中连杆与曲柄的杆长之应大于滑块移动行设计和制造的。若继续将此机构进行演化，可得手动抽水机机构，如图1-29所示。

1—气缸盖；2—气缸；3—活塞；4—连杆；5—飞轮；6—曲轴；7—曲轴箱；8，9—齿轮；10，11—凸轮；12—活塞销；13—进气门；14—排气门

曲柄摇块泵，运动简图，怎么画？谢谢

即摇杆机构长度趋于无穷大时演变成曲柄滑块机构。

利用“平行混合”绘制出高度为95，底边长为75的正五棱锥体就可以画好了。

这个模型其实很容易画的，由于我这电脑没安装PROE，不然直接跟你画好，把模型发给楼主的。

所以只能大致说下绘图的思路了。

1、可以简明地表达一部机器的传动原理，用于以图解法求机构上任意点的运动和力，以及运动设计方案的[公式] (5)比较。

MATLAB里默认速度正向是向左吗？用MATLAB建模曲柄滑块，滑块开始向右移动是速度为负，我懵逼

Matlab在工科中应用很普遍，本科期间可以学一下Matlab参加数学建模。学机械的应该都知道机械原理图解做机构运动学分析是很复杂有低效的方式，本科学机械原理的时候我对一个很复杂的机构列方程用matlab编程求解发表论文(运动学和动力学分析，其中用到虚功原理)。本文以最简单的曲柄滑块机构做为例子说明Matlab做机构运动学分析的基本方法。本科生可以结合更复杂的机构做运动学和动力学分析文。

1、机构简图和坐标系

参数如下：

曲柄 [公式]

连杆 [公式]

曲柄角速度 [公式] (逆时针)

采用解析法必然要列方程，列方程就需要坐标系，这里的坐标系建在曲柄的回转中心处。

2、滑块的位移、速度、加速度推导

[公式] 点坐标为 [公式] ，以 [公式] 为圆心以 [公式] 为半径的圆与 [公式] 轴的交点即是 [公式] 的坐标，所以：

[公式] (1)

由曲柄和连杆长度可以计算出 [公式] 的最小值为 [公式] ，所以 [公式] (2)

由(1)和(2)可以求出 [公式] ：

[公式] (3)

对(3)求导得滑块的速度 [公式] :

[公式] (4)

速度 [公式] 已经比较复杂，不再对其直接求导计算加速度的解析表达式，而是利用加速度定义直接计算加速度：

式(5)比 [公式] 精度要高，这一点根据泰勒公式很容易证明。用求导的数值计算方法的好处是简单，不容易出现公式输入错误的情况。像公式(3)比较复杂很容易输入错误，次输入时 第二个[公式] 漏掉了。

3、Matlab代码编写与分析

% 说明图1-27单缸四冲程汽油机构造示意图

% 生成后的Gif动画保存在该文件夹下，名字为'crankSlider.gif'

clear all;

OA = 60; % 曲柄长度 mm

AB = 120;% 连杆长度 mm

omega = 10; % 曲柄角速度 rad/s

detaTime = 0.005;% 时间间隔s

t = 0:detaTime:(2pi/omega);% 时间 s

n = le图1-24双曲柄机构和双摇杆机构ngth(t);% 数据个数

theta = 0;% 曲柄转角

xSlide = zeros(1,n);% 滑块位移 mm

velocitySlide = zeros(1,n);% 滑块速度 mm/s

accelerationSlide = zeros(1,n);% 滑块速度 mm/s