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以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。——《旧唐书·魏征列传》

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曲柄滑块机构最大压力角

引言

曲柄滑块机构是一种常见的机械传动机构，主要应用于各

种机械设备中。在工程设计中，对曲柄滑块机构的性能进行分

析是非常重要的。其中，最大压力角是一个重要的参数，决定

了曲柄滑块机构的工作稳定性和负载能力。本文将介绍曲柄滑

块机构最大压力角的概念、计算方法以及影响因素。

1.曲柄滑块机构概述

曲柄滑块机构由曲柄、连杆和滑块组成。曲柄在固定轴上

旋转，通过连杆连接滑块。当曲柄旋转时，滑块在滑道上上下

移动。曲柄滑块机构的主要作用是将旋转运动转换为直线运动

或将直线运动转换为旋转运动。

曲柄滑块机构具有以下特点：

•简单紧凑的结构

•运动稳定、精度高

•承载能力强

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以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。——《旧唐书·魏征列传》

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•可广泛应用于各种机械设备中

2.最大压力角的概念

在曲柄滑块机构的分析中，最大压力角是一个重要的概念。

最大压力角是指滑块在整个循环运动过程中，与连杆轴线的夹

角的最大值。图1展示了曲柄滑块机构的示意图，其中α为

最大压力角。

曲柄滑块机构示意图

曲柄滑块机构示意图

图1.曲柄滑块机构示意图

最大压力角的大小直接影响曲柄滑块机构的工作稳定性和

负载能力。当最大压力角过大时，滑块与连杆轴线的夹角会变

得很大，会导致连杆与滑块之间的接触变得松散，从而影响机

构的工作精度和可靠性。因此，设计中需要考虑最大压力角的

大小。

3.最大压力角的计算方法

最大压力角的计算可以通过几何法或解析法进行。

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几何法计算

几何法计算最大压力角的步骤如下：

1.确定连杆长度、滑块半径和曲柄半径。

2.绘制滑块在一整个循环运动过程中的位置图（也称

为极坐标图）。

3.找到滑块与连杆轴线的夹角的最大值，即为最大压

力角。

解析法计算

解析法计算最大压力角的步骤如下：

1.根据曲柄滑块机构的几何参数，建立机构的运动学

方程。

2.对运动学方程进行求导，并令导数等于零，求解滑

块位置的临界点。

3.根据临界点的位置，计算最大压力角。

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计算示例

以下示例演示了如何使用几何法和解析法计算曲柄滑块机

构的