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曲柄存在条件

导言曲柄是机械传动系统中必不可少的组成部分，它将旋转运动转换为往复运动，在各种机械设备中发挥着重要作用，例如内燃机、发动机、泵、压缩机等等。本课件将深入探讨曲柄的设计理论和方法，包括曲柄存在条件、尺寸确定、应力分析、材料选择、轴承选择、轴设计、平衡设计、制造工艺、检验试验、装配调试等方面。

曲柄的定义和作用定义曲柄是机械传动系统中的一种重要部件，通常为一个旋转的连杆，它将旋转运动转换为往复直线运动或反之。作用曲柄在发动机、泵、压缩机等机械设备中发挥着重要的作用，用于传递动力并实现各种运动形式的转换。

曲柄应满足的基本条件旋转运动曲柄必须能够绕固定轴进行旋转运动，以传递动力。强度和刚度曲柄需要承受工作载荷，因此必须具备足够的强度和刚度，以避免断裂或变形。平衡性曲柄的平衡性对于机器的平稳运行至关重要，以减少振动和噪声。

曲柄长度的确定1运动规律满足机构运动要求2空间限制避免干涉3传动效率最佳传动比确定曲柄长度需要综合考虑运动规律、空间限制和传动效率等因素。曲柄过长会导致机构运动不稳定，过短则会影响传动效率，因此需要根据实际情况进行合理选择。

曲柄横截面积的确定载荷分析确定曲柄承受的载荷，包括扭矩、弯矩和剪切力。材料选择选择合适的材料，考虑强度、刚度、耐磨性等因素。应力计算根据载荷和材料性质计算曲柄的应力，并确保其不超过材料的许用应力。横截面积计算根据应力计算和安全系数确定曲柄的横截面积。

曲柄应力分析静态应力考虑曲柄在静止状态下所承受的载荷和外力。例如，曲柄的自身重量、机器的重力等。动态应力由于机器的运动和运转，曲柄会受到交变载荷和冲击载荷的影响。需要分析曲柄在动态状态下的应力变化。

静态应力静态应力是指在固定载荷作用下产生的应力，其大小和方向保持不变。特点稳定、可预测，可以通过计算进行评估。重要性静态应力是设计曲柄时需要重点考虑的因素之一，因为过高的静态应力会导致曲柄失效。

动态应力1冲击载荷2振动3扭转

疲劳强度验算曲柄在工作过程中会受到反复载荷作用，因此需要进行疲劳强度验算，确保其在疲劳失效前能正常工作。

曲柄连接件的选择材料选择选择耐用且耐腐蚀的材料，如钢或铝合金。强度要求连接件应能够承受曲柄轴的扭矩和载荷。尺寸设计连接件尺寸应与曲柄轴和连杆尺寸相匹配。

曲柄材料的选择高强度钢高强度钢具有良好的强度、韧性和耐磨性，适合制造承受高负荷的曲柄。合金钢合金钢通过添加合金元素来提高强度、韧性和耐腐蚀性，可用于制造各种曲柄。

曲柄轴承的选择载荷能力轴承应能承受曲柄轴传递的载荷，并具有足够的承载能力。转速轴承应适合曲柄轴的转速，并能承受高速运转产生的摩擦和热量。尺寸轴承应与曲柄轴的尺寸相匹配，并能方便地安装和拆卸。

轴承载荷的确定1径向载荷垂直于轴承旋转轴方向的载荷2轴向载荷平行于轴承旋转轴方向的载荷3综合载荷径向载荷和轴向载荷的合力

轴承尺寸的确定1轴承型号选择根据轴承载荷、转速、工作温度等因素，选择合适的轴承型号。2轴承尺寸计算根据轴承型号，计算轴承的内径、外径和宽度。3轴承尺寸校核确保选择的轴承尺寸符合设计要求，并留有足够的安装空间。

曲柄轴的设计强度计算确保曲柄轴能够承受工作载荷而不发生断裂或屈服。刚度计算确保曲柄轴能够抵抗工作载荷引起的变形，避免影响运动精度。材料选择选择合适的材料以满足强度、刚度和耐磨性要求。加工工艺选择合适的加工工艺以确保曲柄轴的尺寸精度和表面质量。热处理进行热处理以提高曲柄轴的强度和耐磨性。表面处理进行表面处理以提高曲柄轴的耐腐蚀性和耐磨性。

曲柄轴的强度计算弯曲应力扭转应力最大弯曲应力出现在曲柄轴承受最大弯矩的位置。最大扭转应力出现在曲柄轴承受最大扭矩的位置。计算方法：计算方法：σb=Mmax/Wτmax=Tmax/Wp

曲柄轴的刚度计算最大应力最小应力确保曲柄轴在承受载荷时不会发生过大的变形，避免影响传动效率和机械运行平稳性。

曲柄表面处理表面粗糙度曲柄表面粗糙度应符合设计要求，以确保良好的润滑和减少磨损。表面硬度曲柄表面硬度应足够高，以抵抗磨损和疲劳。表面光洁度曲柄表面光洁度应符合设计要求，以确保良好的外观和减少摩擦。

曲柄配平1减少振动平衡曲柄可以有效减少发动机运行时的振动，提高舒适性和耐久性。2提高效率平衡曲柄可以减少能量损失，提高发动机效率和动力性能。3延长寿命平衡曲柄可以降低发动机部件的磨损，延长发动机的使用寿命。

曲柄平衡的重要性减少振动平衡的曲柄可以显著减少机器的振动，提高运行的平稳性。降低噪声振动产生的噪声会降低工作环境的舒适度，平衡的曲柄可以有效降低噪声。延长寿命振动会对机器造成损害，平衡的曲柄可以降低振动带来的负面影响，延长机器的使用寿命。提高效率平衡的曲柄可以减少能量损耗，提高机器的工作效率。

曲柄平衡的方法静平衡静平衡主要用于消除曲柄自身重力引起