
【机】 slider crank mechanism
slide; slip; slippery; smooth; crafty; cunning
a unit; letter
brace; crank; winch
【化】 crank; toggle; winch
institution; organization; framework; house; machine; mechanism; organ; outfit
setup; wheel
【化】 mechanism
【医】 institution; mechanism; organization
滑件曲柄机构(Slider-Crank Mechanism)是一种将旋转运动与直线往复运动相互转换的经典机械装置。其核心组成包括:
曲柄 (Crank)
通常为可绕固定轴旋转的杆件,输入旋转运动。英文术语为 "Crank" 。
连杆 (Connecting Rod / Coupler)
连接曲柄与滑块的杆件,传递力和运动。英文术语为 "Connecting Rod" 或 "Coupler" 。
滑块 (Slider / Piston)
在固定导路中作直线往复运动的部件,输出或输入直线运动。英文术语为 "Slider" 或 "Piston" 。
机架 (Frame / Fixed Link)
固定部分,提供曲柄旋转轴和滑块导路。英文术语为 "Frame" 或 "Fixed Link" 。
工作原理
当曲柄匀速旋转时,通过连杆驱动滑块在导路内作周期性往复直线运动。反之,若滑块受外力作用作直线运动,也可通过连杆驱动曲柄旋转。其运动关系可用几何学精确描述,滑块位移 ( s ) 与曲柄转角 ( theta ) 的关系近似为: $$ s approx r (1 - cos theta) + frac{r sin theta}{2l} $$ 其中 ( r ) 为曲柄长度,( l ) 为连杆长度(参考:Theory of Machines and Mechanisms, Uicker et al.)。
典型应用
内燃机活塞系统是最常见应用场景,滑块(活塞)的往复运动通过连杆转换为曲轴的旋转运动 。此外也广泛应用于压缩机、冲压机床、直线执行机构等领域(来源:ASME机械设计标准)。
权威定义参考
美国机械工程师学会(ASME)将其定义为 "四杆机构的一种变体,其中一个转动副被移动副替代" 。英国机械工程师协会(IMechE)则强调其运动转换特性在动力机械中的核心作用(来源:Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers)。
滑件曲柄机构(即曲柄滑块机构)是一种将旋转运动与往复直线运动相互转换的机械装置,常见于发动机、压缩机等设备中。以下是详细解析:
如需更完整的动态演示,可参考和中的动画示意图。
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