曲柄压力机工作机构的运动和受力分析设计
滑块的运动规律
曲柄压力机一般为曲柄连杆机构。则滑块的运动规律与曲柄连杆机构的运动规律相同。即滑块随连杆绕节点(曲轴或偏心轮)转动沿一直线作往复运动。
2.1.1 滑块的行程与曲柄转角的关系
通用曲柄压力机的工作机构大多采用结点正置(滑块和连杆结点B的运动轨迹位于曲柄旋转中心O相连结点B的连线上)的曲柄滑块机构。图2-1(a)是曲柄、连杆和滑块的运动简图。图中O点为曲轴的旋转中心，A点为连杆与曲柄的连接点，B点为连杆与滑块的连接点，B1、B2点分别代表滑块的上死点和下死点。
图2-1 通用曲柄压力机的工作机构简图
曲柄压力机滑块是在接近行程下死点的一段区间工作，因此，在研究滑块运动规律时，取滑块行程的下死点B2为行程的起点，滑块从B2点到B点为滑块行程S。曲柄转角由A0点算起，相应顺时针方向(和实际转动方向相反)转到A点时，曲柄转角为α。
如图2-1(b)所示，当曲柄滑块机构处于0AB位置时，滑块的行程
式（2.1）
而
令
则
而
所以
则
式（2.2）
由于 一般小于0.3，对于通用压力机， 一般在0.1～0.2范围内，故式子可进行简化。根据二项式定理，取
代入式子，整理得：
式（2.3）
式中： ——滑块行程，从下死点算起，以下均同；
——曲柄转角，从下死点算路与曲柄旋转方向相反者为正；
R——曲柄半径；
——连杆系数；
L——连杆长度(当连杆长度可调时取最短时数值)。
因此， 已知曲柄半径R和连杆系数 时，侄可从式中求出对应于不同的 角的S值。
2.1.2 滑块的速度和曲柄转角的关系
求出滑块的位移与曲柄转角的关系后，将位移S对时间t求导数就可得到滑块的速度v，即：
式（2.4）
而
所以
式中 ——滑块速度；
——曲柄的角速度。
又
则
式（2.5）
式中 n——曲柄的每分钟转数，亦即滑块每分钟行程次数。
2.1.3 滑块的加速度和曲柄转角的关系
对于高速压力机，滑块运动的惯性力必需予以足够注意。为此，需要求出滑块的加速度和曲柄转角的关系，将上式对时间求导数即得：
式（2.6）
式中 ——滑块加速度。
由JH31-315压力机的行程S=315 mm，连杆长度L=1588 mm，偏心轮转速n=20转/min，
则
mm 式（2.7）
式（2.8）
代入以上公式，得运动数据表如下：
表2-1 运动数据表
0 10 20 30 40
0 0.0167 0.0662 0.1465 0.2547
0 2.63 10.4265 23.074 40.115
0 0.1911 0.3742 0.5433 0.6922
0 63.206 123.767 179.6965 228.945
续表2-1
50 60 70 80 90
0.3865 0.5375 0.7022 0.8748 1.0500
60.87 84.656 110.5965 137.7810 165.375
0.8152 0.9093 0.9722 1.0022 1
269.627 300.75 321.555 331.4776 330.75
2.2 曲柄滑块机构的受力分析
图2-2为结点正置的曲柄滑块机构滑块的受力简图。滑块上受到工件变形抗力P的作用，在忽略摩擦力的情况下，P力由连杆上给予滑块的作用力 及导轨给予滑块上的反作用力Q相平衡。根据力的平衡原理得：
式（2.9）
式（2.10）
由前推导得知， ，若 =0.3，当 时， ＝0 。当 ＝ 时， ，在通常情况下，特别是对通用压力机， 远小于0.3，故 远小于 。由于 角较小，因此，可以认为 ， ，故上述二式写成：
式（2.11）
式（2.12）
