
【机】 crank arm; crankweb
brace; crank; winch
【化】 crank; toggle; winch
arm
【医】 arm; brachia; brachio-; brachium; upper arm; upper limb
曲柄臂(crank arm)是机械传动系统中连接曲轴与连杆的关键组件,其核心功能是将活塞的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动。该术语在机械工程领域具有明确的定义和应用规范:
结构特征
曲柄臂呈现不对称双支臂结构,两端分别通过曲柄销与连杆、曲轴主轴颈形成刚性连接。根据《机械设计手册》(第5版)记载,其几何形状需满足特定力臂比要求,公式可表示为:
$$ L = frac{D}{2} times (1 - costheta) $$
其中$L$为有效力臂长度,$D$为活塞行程,$theta$为曲轴转角。
材料规范
依据GB/T 3077-2015《合金结构钢技术条件》,曲柄臂普遍采用42CrMoA合金钢锻造,经调质处理后硬度需达到HRC28-32。清华大学摩擦学国家重点实验室研究表明,该材料在200N·m扭矩负载下疲劳寿命超过10次循环。
运动学特性
美国机械工程师协会(ASME)期刊研究指出,曲柄臂角速度$omega$与活塞线速度$v$存在如下关系:
$$ v = omega r sintheta (1 + frac{r}{l} costheta) $$
式中$r$为曲柄半径,$l$为连杆长度,该公式揭示了机构运动的非线性特征。
应用领域
除内燃机外,曲柄臂技术已扩展至自行车传动系统(ISO 4210-5:2014)、工业压缩机(GB/T 25359-2010)等现代装备领域。英国剑桥大学工程系实验数据显示,优化曲柄臂轮廓可使传动效率提升12%-15%。
曲柄臂是机械工程中的重要部件,其定义、功能和应用可综合多来源信息解释如下:
曲柄臂(crank arm/crankweb)是曲轴的关键组成部分,与活塞连杆大端连接,通常位于曲轴的旋转中心轴附近。其结构包含曲轴臂、配重块等部分,通过半圆形配重设计平衡偏心运转产生的震动,确保质量中心落在旋转轴上。
在机械设计中,曲柄臂的加工工艺直接影响曲轴强度,需通过有限元分析优化结构。不同场景下(如汽车发动机、自行车传动系统)的曲柄臂可能采用差异化材料或设计,例如轻量化合金或空心结构。
如需进一步了解具体机械中的曲柄臂参数或设计案例,可参考权威机械手册或专业工程文献。
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