曲柄滑块机构1.doc

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1、曲柄滑块机构简介2.1曲柄滑块机构定义曲柄滑块机构是较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叫2.2曲柄滑块机构的特性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

2、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屮得到了广泛的应用，如自动送料机构、冲床、内燃机空气压缩机等⑸。2.3曲柄滑块机构的分类根据结构特点，将其分成3大类：对心曲柄滑块、偏置曲柄滑块、偏心轮机构S2-1对心曲柄滑块机构2.3.1偏心轮机构简介当曲柄长度很小时，通常把曲柄做成偏心轮，这样不仅增大了轴颈的尺寸，提高偏心轴的强度和刚度，血且为轴颈位于屮部时，还可以安装整

3、体式连杆，使得结构简化。因此偏心轮广泛应用于传力较大的剪床、冲床、鄂式破碎机、内燃机等机械中⑹。偏心轮机构可以实现复杂的非线性传动关系，且传动平稳，结构紧凑，动力平衡性好。将偏心轮与连杆等机构组合应用，可实现单纯用连杆机构难以得到的复杂的运动特性。是曲柄滑块机构是常用的机构型式。生产实际屮，如在滑块往复行程屮具有匀速运动段，并有急回特性，则-•般将有利于生产质量和生产率的提高。冲床机的冲头（滑块），如能以匀速冲压工件成形、，则有益于冲压件加工质量的提高;牛头创床的刨刀（滑块），如能以匀速创削工件

4、，则无疑会改善工件表而的加工质量，并提高刨刀的切削寿命（因切削刀均匀）。但是，简单的对心曲柄滑块机构，当曲柄匀速回转时，其滑块是不具有急回特性和匀速运动段的；即便采用六杆以上的连杆机构，一般也只能实现近似的匀速运动。现在采用偏心轮一曲柄滑块机构，则能以紧凑的机构型式实现上述运动特性叫在海上能源综合开发平台上，采用这种偏心轮机构，通过滑块联动液压缸，用于将海风端水平轴旋转的机械能转化成活塞往复运动的机械能，进血转化成液压能。图2-4T.作原理图图2・5立体效果图第3章曲柄滑块机构的动力学与运动学特

5、性3.1曲柄滑块的动力学特性上图为曲柄滑块机构的受力分析示意图从曲柄「传到连杆I上的力亿与滑块发出的压力"Z间，存在如下关系:PcCOS0=p(3-1)曲柄颈A处，沿半径方向的力门和"的关系:p=pcos(&+0)(3-2)将上2式联立，可得到:P=pcos(〃+0)/COS(P(3-3)曲柄颈沿「方向承受与门力大小相等的压力。曲柄颈沿圆周方向所受切线力#厂与半径「的乘积，就是转矩T。T=Pt(3-4)根据上图可知:(3-5)将(1)、(4)式代入(5)式，则T=psin(0+0)/cos0*厂

6、(3-6)从上式求出Pop=Tcos(plsin(^+(p)*l/r(3-7)一般曲柄连杆机构l>4「，所以，可将I看成比「大很多，即l»r,这时，0角趋近于零。则上式可以写成：p=T/(rsin^)(3-8)按平而几何圆部分的勾股定理，可以导岀sin°=—(厂一/厂=-f丨f,将上式代入，贝I」得：3.2曲柄滑块的运动学特性(3-10)(3-11)(3-12)(3-13)(3-14)取A点为坐标原点，x轴水平向右。在任意瞬吋t,机构的位置如图。可以假设C点的矢径为：~r=AC=AB+BCC点的

7、坐标为其矢径在坐标轴上的投影：X=RCOS0+厂3COS&3y="Sin〃2—几sin0.根据图形可知：sin仇=（心/厂3）*sin02=Asin02所以：cos03=Ji-sin'a=J1_22sin2^2式屮，九=山丫3是曲柄长与连杆长之比。将上式代入兀的表达式中，并考虑到&=初，就得到了滑块的运动方程：x=r2cos（如+几曲（3-15）若将此式对吋间求导数，其运算较繁琐。在工程实际中，2值通常不大（兄二1/4-1/6）,故可在上式屮将根式展开成2,的幕级数并略去丸“起的各项而作近似计算

8、：X=P2COS（曲）+几［1一0・5才$巾2（血）一°12521山4（曲）+……〕qrgCos伽）+厂3-o.5厂3才sin（血）2=F2°OS（曲）+厂3一0・25兄11一COS（2曲）1（3・16）X»（1-0.25^~）+p2［COS（血）+0・252cOS（2曲）］（3・17）上式再对时间取导数，便可以得到速度和加速度的表达式：■u=x=-八“sin（曲）+°・5Qsin（2曲）1（3・i8）•2d=U=—厂2^y「【COS（曲）+^COS（2曲）］（3・19）其都是0广曲的周期函数叫