曲柄滑块机构

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。

简介

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

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。

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。

偏置曲柄滑块机构

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。

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差应大于滑块移动的导路中心线与曲柄回转中心之间的偏距e。

演化

如下图（a）所示曲柄滑块机构，各构件间具有不同的相对运动．取不同的构件为机架或改变构件长度时，可以得到不同形式的机构。

曲柄滑块机构的演化

导杆机构

如图上（b）所示，当以构件1为机架，构件2和4为连架杆时，可得到导杆机构。由于构件4充当构件2的导路，故称其为导杆。当曲柄2的长度大于机架1的长度时，杆2和4均可做整周转动，称为转动导杆机构，常用于简易刨床、插床等机械中。

如上图（c）所示，当机架1的长度大于曲柄2的长度，导杆只能来回摆动，称摆动导杆机构。曲柄摆动导杆机构常与其他机构组合，用于牛头刨床和插床主运动机构中，如下图所示。

曲柄摆动导杆机构

曲柄摇块机构

如下图（a）所示，当取曲柄滑块机构中的连杆2为机架时，滑块3只能绕G点摆动，得到曲柄摇块机构。该机构中杆1绕B点回转时，杆4相对摇块3滑动，并与摇块3一起绕C点摆动。如下图（b）所示，插齿机的驱动机构就是它的应用实例。

曲柄摇块机构

曲柄移动导杆机构

如下图所示，当以滑块3为机架时，构件2成为绕C点摆动的摇杆，AC杆做往复移动，得到曲柄移动导杆机构。

应用

内燃机中的活塞、曲轴、连杆以及汽缸体．实际上利用了曲柄滑块机构的运动特征。其中．活塞相当于曲柄滑块机构中的滑块，曲轴是曲柄，汽缸体是机架．连杆分别与活塞及曲轴连接。下图（a）中的机械手，滑块1上下往复运动，是原动件，通过连杆2带动构件3往复摆动，左右两侧的构件3摆动方向相反，使夹爪（构件3延伸端）能够夹紧或者放松被夹持物体。下图（b）所示锯管机中的偏心轮1是曲柄，锯条3是滑块，电动机带动偏心轮1转动，并通过连杆2带动锯条3往复移动。下图（c）所示机械筛的工作原理与图（b）所示锯管机的工作原理类同。