汽車機械基礎(chǔ) 模塊三

1、汽車機械基礎(chǔ)模塊三 汽車常用構(gòu)件知識點一機構(gòu)的組成及運動簡圖知識點三凸輪機構(gòu)知識點二平面連桿機構(gòu)知識點四棘輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu)知識點五回轉(zhuǎn)件的運動分析能力目標 能夠識讀和繪制簡單機構(gòu)的運動簡圖；能夠判斷平面四桿機構(gòu)的類型及其運動特性，熟悉平面四桿機構(gòu)在汽車及實際中的典型應(yīng)用；能夠識別凸輪機構(gòu)的組成部分、凸輪機構(gòu)的類型，熟悉凸輪機構(gòu)在汽車中的典型應(yīng)用；能夠識別棘輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu)的各組成部分，熟悉棘輪機構(gòu)及螺旋機構(gòu)在汽車及實際生活中的典型應(yīng)用。模塊三 汽車常用構(gòu)件模塊三 汽車常用構(gòu)件 案列導(dǎo)入 早期的汽車是比較純粹的機械系統(tǒng)，汽車發(fā)展到今天，其基體仍然是機械。機械是人類在生產(chǎn)中用以減輕或代替體力（腦力

2、）勞動和提高生產(chǎn)率的主要工具，是機器和機構(gòu)的總稱。單缸四沖程內(nèi)燃機1推桿； 2配氣凸輪； 3配氣齒輪； 4正時齒輪； 5曲軸； 6連桿； 7活塞； 8氣缸體 （1）機器是人為的多個實體的組合。 （2）各實體之間具有確定的相對運動。 （3）能夠變化或傳遞能量、物料和信息。模塊三 汽車常用構(gòu)件 模塊三 汽車常用構(gòu)件機器的組成原始機部分執(zhí)行部分傳動部分控制部分機構(gòu)的組成 機器是由機構(gòu)和零件組成的；機構(gòu)是機器的基本組成部分，包含若干個零件；零件也是機器的基本組成部分，是機械制造的最小單元。 從運動角度來分析，可以把機器看成是由若干個構(gòu)件組成的。構(gòu)件是機器運動的最小單元。構(gòu)件可以是單個的零件，也可以是若

3、干個零件的剛性組合體。知識點一 機構(gòu)的組成及運動簡圖發(fā)動機連桿1連桿襯套； 2連桿體； 3連桿軸承； 4連桿蓋； 5連桿螺栓知識點一 機構(gòu)的組成及運動簡圖 1. 1.運動副的概念運動副的概念運動副的概念和分類 為使構(gòu)件組成具有確定運動的機構(gòu)，它們之間必須以某種方式連接起來。這種連接不應(yīng)使它們只成為一個運動的單元體，而應(yīng)保證機構(gòu)之間仍能產(chǎn)生某些相對運動。由兩構(gòu)件直接接觸組成的可動連接稱為運動副。它限制了兩構(gòu)件之間的某些相對運動，而又允許有一些相對運動。知識點一 機構(gòu)的組成及運動簡圖 2. 2.運動副的分類運動副的分類運動副1、2構(gòu)件知識點一 機構(gòu)的組成及運動簡圖機構(gòu)中構(gòu)件的分類和組成機構(gòu)中固定于

4、參考系的構(gòu)件稱為機架。它用來支承機構(gòu)中的可動構(gòu)件（機構(gòu)中相對于機架運動的構(gòu)件），并以它作為參考坐標系來研究其他可動構(gòu)件的運動。1.機構(gòu)2.主動件3.從動件機構(gòu)中驅(qū)動力、驅(qū)動力矩或運動規(guī)律已知的構(gòu)件稱為主動件或原動件。它是機構(gòu)中輸入運動或動力的構(gòu)件，又稱為輸入構(gòu)件。機構(gòu)中除了主動件和機架外，隨著主動件的運動而運動的其余構(gòu)件皆稱為從動件。知識點一 機構(gòu)的組成及運動簡圖機構(gòu)運動簡圖知識點一 機構(gòu)的組成及運動簡圖名 稱簡 圖 符 號桿軸構(gòu)件固定構(gòu)件同一構(gòu)件二副元素三副元素 平面中所有構(gòu)件間的相對運動均為平面運動且只用低副連接的機構(gòu)，稱為平面連桿機構(gòu)。平面連桿機構(gòu)被廣泛用于汽車中的工作機構(gòu)和控制機構(gòu)。

5、在平面連桿機構(gòu)中具有四個構(gòu)件（包含機架）的連桿機構(gòu)稱為四桿機構(gòu)，具有五個構(gòu)件的機構(gòu)稱為五桿機構(gòu)，以此類推。其中平面四桿機構(gòu)是最簡單、最基本的平面連桿機構(gòu)，不僅應(yīng)用廣泛，而且也是其他平面連桿機構(gòu)的基礎(chǔ)。知識點二 平面連桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)的組成 構(gòu)件間用四個轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機構(gòu)稱為鉸鏈四桿機構(gòu)。其中固定不動的桿4稱為機架；以轉(zhuǎn)動副與機架相連的桿1和桿3稱為連架桿；不與機架相連的桿2稱為連桿。用轉(zhuǎn)動副與機架相連并能繞機架旋轉(zhuǎn)整圈的連架桿稱為曲柄；用轉(zhuǎn)動副與機架相連但不能繞機架旋轉(zhuǎn)整圈的連架桿稱為搖桿。鉸鏈四桿機構(gòu)1、3連架桿； 2連桿； 4機架知識點二 平面連桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型1.1.

6、曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu)1搖桿； 2連桿； 3曲柄曲柄搖桿機構(gòu)1搖桿； 2連桿； 3曲柄知識點二 平面連桿機構(gòu) 2. 2.雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)具有兩個曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu)。慣性篩機構(gòu)知識點二 平面連桿機構(gòu) 攝影車的升降機構(gòu)正平行四邊形機構(gòu)知識點二 平面連桿機構(gòu) 車門啟閉機構(gòu)逆平行四邊形機構(gòu)知識點二 平面連桿機構(gòu) 3. 3.雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu) 具有兩個搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu)。如圖（a）所示的港口起重機應(yīng)用了雙搖桿機構(gòu)，其運動簡圖如圖（b）所示。當搖桿AB和CD擺動時，使連桿BC的延長點E在近似水平的直線上運動，可以避免因重物升降而引起的能量消耗。港口起重機及

7、其運動簡圖知識點二 平面連桿機構(gòu) ABCD為雙搖桿機構(gòu)。兩個前輪分別與兩個搖桿AB、CD固接在一起，AD是車架，BC受駕駛員控制而左、右移動，為主動件。當BC左、右移動時，則帶動搖桿AB、CD及與其固接在一起的車輪繞A、B兩點轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)的示意圖知識點二 平面連桿機構(gòu) 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本特性1.1.曲柄存在的條件曲柄存在的條件鉸鏈四桿機構(gòu)ABCD 鉸鏈四桿機構(gòu)ABCD中， AB為曲柄，BC為連桿，CD為搖桿，AD為機架，各桿的長度分別為a、b、c、d。曲柄AB在回轉(zhuǎn)一圈的過程中一定可以實現(xiàn)與機架AD共直線兩次，即直線B1AD；也可重疊共線，即直線AB2D知識點二

8、平面連桿機構(gòu) 知識點二 平面連桿機構(gòu) 曲柄存在的條件 （1）最長桿和最短桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。（2）連架桿和機架中必有一個為最短桿。知識點二 平面連桿機構(gòu) 根據(jù)曲柄存在的條件還可以做出如下的推論：如果鉸鏈四桿機構(gòu)中，最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿的長度之和，則有以下三種情況。 （1）最短桿為機架時，該機構(gòu)是雙曲柄機構(gòu)。 （2）最短桿的相鄰桿為機架時，該機構(gòu)是曲柄搖桿機構(gòu)。 （3）最短桿的對面桿為機架時，該機構(gòu)是雙搖桿機構(gòu)。知識點二 平面連桿機構(gòu) 2. 2.急回運動特性急回運動特性圖示的曲柄搖桿機構(gòu)中，曲柄AB為主動件并作等速回轉(zhuǎn)時，搖桿CD為從動件并作往復(fù)變速擺動，

9、曲柄AB在回轉(zhuǎn)一周的過程中有兩次與連桿BC共線。知識點二 平面連桿機構(gòu) 搖桿來回擺動的速度不同，返回時速度較大。機構(gòu)的這種性質(zhì)，稱為機構(gòu)的急回特性。K:急回特性系數(shù):極位夾角，搖桿位于兩極限位置時，曲柄所夾的銳角知識點二 平面連桿機構(gòu) 3. 3.傳力特性傳力特性1）壓力角和傳動角曲柄搖桿機構(gòu)壓力角和傳動角 衡量機構(gòu)傳力性能的特性參數(shù)是壓力角。在不計摩擦力、慣性力和桿件的重力時，從動件上受力點的速度方向與所受作用力方向之間所夾的銳角稱為機構(gòu)的壓力角，用表示。它的余角稱為傳動角。知識點二 平面連桿機構(gòu)2）死點位置曲柄搖桿機構(gòu)的死點位置 如圖所示的曲柄搖桿機構(gòu)，當搖桿CD為主動件，在曲柄與連桿共線的

10、位置時（AB2C2位置），這時不論連桿BC對曲柄AB的作用力有多大，都不能使AB轉(zhuǎn)動，機構(gòu)的這種位置稱為死點。知識點二 平面連桿機構(gòu) 四桿機構(gòu)中是否存在死點取決于從動件是否與連桿共線。對曲柄搖桿機構(gòu)而言，當曲柄為主動件時，搖桿與連桿無共線位置，不出現(xiàn)死點；當以搖桿為主動件時，曲柄與連桿有共線位置，出現(xiàn)死點。知識點二 平面連桿機構(gòu) 利用死點實現(xiàn)一定的工作知識點二 平面連桿機構(gòu) 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化1.1.曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu) 曲柄滑塊機構(gòu)由曲柄搖桿機構(gòu)演化而來。它是由曲柄、滑塊和連桿通過移動副和轉(zhuǎn)動副組成的平面四桿機構(gòu)。當曲柄搖桿機構(gòu)中的搖桿的長度趨于無窮大時，沿圓弧做往復(fù)運動的搖桿的外端點變

11、成沿直線的往復(fù)運動，因此搖桿變成了沿導(dǎo)軌往復(fù)運動的滑塊，曲柄搖桿機構(gòu)就演化成曲柄滑塊機構(gòu)。知識點二 平面連桿機構(gòu) 知識點二 平面連桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)及其簡圖曲柄滑塊機構(gòu)的死點位置曲柄滑塊機構(gòu)的最小傳動角示意圖知識點二 平面連桿機構(gòu) 2. 2.偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu)知識點二 平面連桿機構(gòu)偏心輪機構(gòu) 當要求滑塊的行程H很小時，曲柄長度必須很小。此時，出于結(jié)構(gòu)的需要，常將曲柄做成偏心輪，用偏心輪的偏心距e來替代曲柄的長度，曲柄滑塊機構(gòu)演化成偏心輪機構(gòu)。在偏心輪機構(gòu)中，滑塊的行程等于偏心距的兩倍，即H=2e，且一般以偏心輪為主動件。凸輪機構(gòu)的應(yīng)用 凸輪機構(gòu)在機械工業(yè)中是一種常用機構(gòu)，例如，汽車發(fā)動機的配

12、氣機構(gòu)通過凸輪機構(gòu)來控制氣門的開閉；柴油機的噴油泵供油、汽油泵的供油、分電器的配電等都要通過凸輪機構(gòu)來控制。凸輪機構(gòu)在機械自動化生產(chǎn)中應(yīng)用更為廣泛。知識點三 凸 輪 機 構(gòu)內(nèi)燃機配氣機構(gòu)1凸輪； 2氣門 自動送料機構(gòu)1從動件； 2凸輪曲柄滑塊機構(gòu)的最小傳動角示意圖知識點三 凸 輪 機 構(gòu) 凸輪機構(gòu)的傳動特點 （1）凸輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，只需改變凸輪的輪廓形狀，就可以改變從動件的運動規(guī)律，容易實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律，且可以實現(xiàn)高速啟動，工作可靠、準確。 （2）凸輪輪廓和從動件是點接觸或線接觸，容易磨損，多用于傳遞動力不大的場合。知識點三 凸 輪 機 構(gòu) 凸輪機構(gòu)的分類1.1.按凸輪形狀分類按凸輪形狀分類

13、盤形凸輪圓柱凸輪移動凸輪知識點三 凸 輪 機 構(gòu) 2.2.按從動件的形式分類按從動件的形式分類頂尖式從動件滾子式從動件平底式從動件知識點三 凸 輪 機 構(gòu)凸輪與從動件的運動關(guān)系 通常主動凸輪等速轉(zhuǎn)動，從動桿做往復(fù)移動或擺動。從動桿的運動直接與凸輪輪廓曲線上各點向徑的變化有關(guān)，而輪廓曲線上各點向徑大小隨凸輪轉(zhuǎn)角的變化而變化，這種運動關(guān)系稱為從動桿的運動規(guī)律。根據(jù)運動方程或運動線圖即可繪制出凸輪的輪廓曲線。知識點三 凸 輪 機 構(gòu) 凸輪與從動件的關(guān)系知識點三 凸 輪 機 構(gòu)凸輪從動件的常用運動規(guī)律1.1.等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律 當凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動時，從動桿在升程或回程的速度v為一常

14、數(shù)，這種運動規(guī)律稱為等速運動規(guī)律（直線運動規(guī)律）。知識點三 凸 輪 機 構(gòu) 2.2.等加速等減速運動規(guī)律等加速等減速運動規(guī)律等加速等減速運動規(guī)律 等加速等減速運動規(guī)律是從動桿在一個升程或回程中，前半段做等加速運動，后半段做等減速運動，通常加速度和減速度的絕對值相等。 知識點三 凸 輪 機 構(gòu) 3.3.余弦加速度運動規(guī)律余弦加速度運動規(guī)律余弦加速度運動規(guī)律 余弦加速度運動規(guī)律的加速度按余弦曲線變化。加速度曲線是余弦曲線，速度曲線是正弦曲線，而位移曲線是簡諧運動曲線，故這種運動規(guī)律又稱為簡諧運動規(guī)律（質(zhì)點在圓周上做等速運動，它在這個圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運動為變速運動，稱為簡諧運動）。 知識點三

15、 凸 輪 機 構(gòu) 知識點四 棘輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu)等速運動規(guī)律棘輪機構(gòu) 棘輪機構(gòu)的主要功用是將主動件的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為周期性的間歇運動，即時動時停。汽車的手制動（停車制動）以及各種單向離合器均使用了棘輪機構(gòu)。知識點四 棘輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu) 1.1.棘輪機構(gòu)的工作原理和特點棘輪機構(gòu)的工作原理和特點典型的棘輪機構(gòu)1主動搖桿； 2棘爪； 3棘輪； 4制動棘爪； 5彈簧知識點四 棘輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu) 2. 2.棘輪機構(gòu)的類型與應(yīng)用棘輪機構(gòu)的類型與應(yīng)用知識點四 棘輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu) 知識點四 棘輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu) 汽車上常用的一種單向離合器 汽車上常用的一種單向離合器可以看作是一種將棘輪做成槽形的棘輪機構(gòu)。此機構(gòu)由爪

16、輪1、套筒2、彈簧頂桿3和滾柱4等組成。知識點四 棘輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu) 螺旋機構(gòu)最基本的螺旋機構(gòu) 構(gòu)件通過螺旋副連接的機構(gòu)稱為螺旋機構(gòu)，用來傳遞運動和動力。知識點四 棘輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu) 1. 1.螺旋機構(gòu)的分類和應(yīng)用螺旋機構(gòu)的分類和應(yīng)用（1）起重螺旋（2）傳動螺旋（3）調(diào)整螺旋知識點四 棘輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu) 3. 3.螺旋機構(gòu)的特點螺旋機構(gòu)的特點 （1）當螺桿轉(zhuǎn)過一周時，螺母只移動一個導(dǎo)程，而導(dǎo)程可以做得很小。故螺旋機構(gòu)可以得到很大的減速比。 （2）由于減速比大，當在主動件上施加一個不大的扭矩時，在從動件上可獲得一個很大的推力，即螺旋機構(gòu)具有很大的機械利益。 （3）選擇合適的螺旋升角可以使螺旋機構(gòu)

17、具有自鎖性。 （4）結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、無噪聲等。 （5）滑動螺旋的效率較低，特別是自鎖螺旋的效率都低于50。知識點四 棘輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu) 3. 3.螺旋傳動的運動形式螺旋傳動的運動形式 （1）螺母不動，螺桿轉(zhuǎn)動并做直線運動。常用于螺桿位移式臺虎鉗、千分尺、螺旋增力機構(gòu)（等。 （2）螺桿不動，螺母回轉(zhuǎn)并做直線運動。常用于螺旋千斤頂。 （3）螺桿原位轉(zhuǎn)動，螺母做直線運動。常用于汽車循環(huán)球轉(zhuǎn)向器。 （4）螺母原位轉(zhuǎn)動，螺桿往復(fù)運動。常用于游標卡尺的微調(diào)裝置。知識點四 棘輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu) 滾動螺旋機構(gòu)在數(shù)控機床、直線電機、汽車轉(zhuǎn)向和飛機起落架等機構(gòu)中有著廣泛應(yīng)用。為了提高螺旋機構(gòu)的傳動效率，在螺桿與

18、螺母的螺紋滾道間裝上滾動體（常為滾珠，也有少數(shù)用滾子）。知識點四 棘輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu)回轉(zhuǎn)件的平衡知識點五 回轉(zhuǎn)件的運動條件1.1.靜平衡靜平衡靜平衡的條件是：回轉(zhuǎn)件的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸線重合。2.2.動平衡動平衡對于動不平衡的回轉(zhuǎn)件，必須選擇兩個垂直于軸線的校正平面，并在這兩個面上適當附加（去除）各自的平衡質(zhì)量，使各質(zhì)量產(chǎn)生的離心力與力偶矩都達到平衡，這種平衡稱為動平衡（雙面平衡）。 回轉(zhuǎn)件的平衡試驗1.1.回轉(zhuǎn)件的靜平衡實驗回轉(zhuǎn)件的靜平衡實驗知識點五 回轉(zhuǎn)件的運動條件 常用的導(dǎo)軌式靜平衡架靜平衡試驗原理圖知識點五 回轉(zhuǎn)件的運動條件 圓盤式靜平衡架 圓盤式靜平衡架的主要部分為一對由兩個圓盤組成的支承，圓盤