
【機】 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
【醫】 institution; mechanism; organization
滑件曲柄機構(Slider-Crank Mechanism)是一種将旋轉運動與直線往複運動相互轉換的經典機械裝置。其核心組成包括:
曲柄 (Crank)
通常為可繞固定軸旋轉的杆件,輸入旋轉運動。英文術語為 "Crank" 。
連杆 (Connecting Rod / Coupler)
連接曲柄與滑塊的杆件,傳遞力和運動。英文術語為 "Connecting Rod" 或 "Coupler" 。
滑塊 (Slider / Piston)
在固定導路中作直線往複運動的部件,輸出或輸入直線運動。英文術語為 "Slider" 或 "Piston" 。
機架 (Frame / Fixed Link)
固定部分,提供曲柄旋轉軸和滑塊導路。英文術語為 "Frame" 或 "Fixed Link" 。
工作原理
當曲柄勻速旋轉時,通過連杆驅動滑塊在導路内作周期性往複直線運動。反之,若滑塊受外力作用作直線運動,也可通過連杆驅動曲柄旋轉。其運動關系可用幾何學精确描述,滑塊位移 ( s ) 與曲柄轉角 ( theta ) 的關系近似為: $$ s approx r (1 - cos theta) + frac{r sin theta}{2l} $$ 其中 ( r ) 為曲柄長度,( l ) 為連杆長度(參考:Theory of Machines and Mechanisms, Uicker et al.)。
典型應用
内燃機活塞系統是最常見應用場景,滑塊(活塞)的往複運動通過連杆轉換為曲軸的旋轉運動 。此外也廣泛應用于壓縮機、沖壓機床、直線執行機構等領域(來源:ASME機械設計标準)。
權威定義參考
美國機械工程師學會(ASME)将其定義為 "四杆機構的一種變體,其中一個轉動副被移動副替代" 。英國機械工程師協會(IMechE)則強調其運動轉換特性在動力機械中的核心作用(來源:Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers)。
滑件曲柄機構(即曲柄滑塊機構)是一種将旋轉運動與往複直線運動相互轉換的機械裝置,常見于發動機、壓縮機等設備中。以下是詳細解析:
如需更完整的動态演示,可參考和中的動畫示意圖。
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