曲柄滑块机构（基于SolidWorks motion的曲柄滑块机构运动学分析）

当将铰链四杆机构中的一个转动副时，铰链四杆机构就转变为具有移动副的四杆机构。根据选择不同的构件作为机架时，可以得到以下几种类型：① 曲柄滑块机构；② 转动导杆机构；③ 曲柄摇块机构以及④ 移动导杆机构。本文主要介绍其中的曲柄滑块机构及其在生活实际中的应用举例。

将曲柄摇杆机构中的摇杆和机架相连的的转动副通过演化方法转化成移动副时，如果其他构件还维持原有的运动关系（即曲柄为主动构件，机架固定），就可以得到曲柄滑块机构（图1所示）。此类型四杆机构与曲柄摇杆机构相比，其不同之处在于：① 可以将输入的旋转运动（原动件为曲柄时）转化为输出构件（滑块）的往复直线运动（其运动情况如图2所示）；② 或者可以将滑块的往复直线运动（原动件为滑块时）转化为输出构件（曲柄）的转动（其运动情况如图3所示）。

图1 对心式曲柄滑块机构模拟动画

图 2 （原动件为曲柄）曲柄滑块机构模拟动画

图 3 （原动件为滑块）曲柄滑块模拟动画

曲柄滑块机构实质上是用了一个滑块替代了曲柄摇杆机构中的摇杆构件，其中滑块是二副杆（即滑块与机架通过移动副进行相连，与连杆通过转动副相连）。

根据曲柄的转动中心与滑块的中心是否在同一直线，分为对心式曲柄滑块机构（两中心在同一直线）和偏置式曲柄滑块机构（两中心不在同一直线）。对心式无急回特性，因为不存在极位夹角；偏置式具有急回特性。

为分析曲柄滑块机构的运动特性，基于SolidWorks三维建模软件建立曲柄滑块机构的实体模型，并进行静态干涉检查，检查无干涉之后，利用motion插件对其进行虚拟样机模拟仿真，进行动态干涉检查并输出输出构件（滑块）的运动特性曲线（如图4所示）。

图 4 基于SolidWorks motion 曲柄滑块机构仿真分析

以下为曲柄滑块机构在生活实际中的应用：

【曲柄滑块式压力机：】

机械压力机工作时(图5 机械压力机工作原理图 ),由电动机通过三角皮带驱动大皮带轮（通常兼作飞轮）,经过齿轮副和离合器带动曲柄滑块机构,使滑块和凸模直线下行。锻压工作完成后滑块回程上行,离合器自动脱开，同时曲柄轴上的自动器接通，使滑块停止在上止点附近。

超大型曲柄滑块式压力机

【地震模拟器：】

乐高地震模拟器

【汽车发动机：】

【水车锯床：】