汽車構(gòu)造 課件全套 模塊1-7 汽車構(gòu)件力學(xué)分析- 液壓泵與液壓缸

模塊一汽車構(gòu)件力學(xué)分析

汽車構(gòu)件的靜力分析

汽車構(gòu)件承載能力分析汽車構(gòu)件的靜力分析1.能敘述靜力學(xué)的基本概念與公理。2.能正確應(yīng)用靜力學(xué)基本理論對汽車構(gòu)件進(jìn)行受力分析。3.能正確繪制汽車構(gòu)件的受力圖。4.能對汽車構(gòu)件進(jìn)行簡單的平衡計(jì)算。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、基本概念與公理汽車構(gòu)件的靜力分析1.力的概念力是物體之間的相互作用，這種作用會(huì)使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或形狀發(fā)生改變。力是矢量，力的大小、方向和作用點(diǎn)為力的三要素?？捎靡粭l具有方向的線段來表示，如圖1-1-1所示。通過力的作用點(diǎn)，沿力的方向的直線，稱為力的作用線。引導(dǎo)問題：什么是力？力有哪些要素？剛體有何特征？剛體平衡的條件是什么？汽車構(gòu)件的靜力分析2.剛體任何物體在受到力的作用后，都或多或少會(huì)產(chǎn)生變形，如果變形的程度相對于物體本身的幾何尺寸來說極其微??；或者在研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，其變形也可以忽略不計(jì)。我們把這種理想的，在受力作用后形狀和大小不變，而且內(nèi)部各點(diǎn)的相對位置不變的物體稱為剛體。

靜力學(xué)的研究對象就是剛體，靜力學(xué)一般稱為剛體靜力學(xué)；當(dāng)研究物體在力系作用下的內(nèi)部效應(yīng)時(shí)，不能忽略物體變形的作用，這是材料力學(xué)所研究的問題。汽車構(gòu)件的靜力分析3.平衡平衡是指物體相對于慣性參考系處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通常把固定于地球表面的參考系作為慣性參考系。平衡力系，是指使物體處于平衡狀態(tài)下的力系。研究作用在物體上的平衡力系所需滿足的條件稱為力系的平衡條件。汽車構(gòu)件的靜力分析4.靜力學(xué)公理公理是人們在生活和生產(chǎn)實(shí)踐中長期積累的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，又經(jīng)過實(shí)踐反復(fù)檢驗(yàn)，被確認(rèn)為符合客觀實(shí)際的最普遍、最一般的規(guī)律。靜力學(xué)公理是人們關(guān)于力的基本性質(zhì)的概括與總結(jié)，是靜力學(xué)全部理論的基礎(chǔ)。公理一二力平衡公理作用在同一剛體上的兩個(gè)力使剛體平衡的充要條件是：這兩個(gè)力的大小相等、方向相反、作用在同一直線上。如圖1-1-2所示為光滑桌面上的小車受到兩個(gè)力而平衡。僅受到兩個(gè)力（重力不計(jì)）而平衡的桿件稱為二力桿，二力桿所受的兩個(gè)力一定大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。汽車構(gòu)件的靜力分析公理二加減平衡力系公理對于作用在剛體上的任何一個(gè)力系，可以增加或減少力系內(nèi)的任意平衡力系，這并不會(huì)改變原力系對剛體的作用效果。如圖1-1-3所示，圖1-1-3a為在兩個(gè)平衡力作用下的小車，減去該平衡力力系后，小車仍然平衡（圖1-1-3b）。汽車構(gòu)件的靜力分析推論：力的可傳性原理，作用于剛體上的力可沿其作用線移到同一剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，而不改變該力對剛體的效應(yīng)。因此，對剛體來說，力的作用三要素為：大小、方向、作用線。汽車構(gòu)件的靜力分析公理三作用力與反作用力公理兩物體之間相互作用的力總是同時(shí)存在，兩者大小相等、方向相反、沿同一條直線，分別作用在兩個(gè)相互作用的物體上。這個(gè)公理表明了力是成對出現(xiàn)的，等值、反向、共線，但是作用在兩個(gè)物體上的作用力與反作用力是力學(xué)中普遍存在的一對矛盾。它們相互對立，相互依存，同時(shí)存在，同時(shí)消失。通過作用與反作用，相互關(guān)聯(lián)的物體的受力即可聯(lián)系起來。要特別注意作用力與反作用力公理中的一對力和二力平衡公理中的一對力的區(qū)別。作用力和反作用力分別作用在不同的物體上，而二力平衡公理中的兩個(gè)力則作用在同一個(gè)物體上。汽車構(gòu)件的靜力分析公理四力的平行四邊形法則作用在剛體上的兩個(gè)匯交力可合成一個(gè)合力，合力的作用點(diǎn)在二力的匯交點(diǎn)，合力的大小和方向由以此二力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線確定，矢量表示如圖1-1-6所示。汽車構(gòu)件的靜力分析二、約束與約束反力引導(dǎo)問題：傳動(dòng)帶對帶輪的作用力與軸承對軸的作用力分別有什么特點(diǎn)？機(jī)械構(gòu)件與構(gòu)件間有哪些基本約束？所產(chǎn)生的約束反力有何特點(diǎn)？工程中的機(jī)器或者機(jī)構(gòu)，總是由許多零部件組成的。這些零部件按照一定的形式相互連接，它們之間的運(yùn)動(dòng)必然互相限制。將限制非自由體運(yùn)動(dòng)的物體稱為約束物體，簡稱約束。約束對非自由體的作用，實(shí)際上就是力，這種力稱為約束反力，簡稱反力。汽車構(gòu)件的靜力分析約束反力是指當(dāng)非自由體有沿約束所限制方向的運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)，約束與被約束體之間產(chǎn)生相互的作用力。約束反力的大小和方向取決于主動(dòng)力作用的情況和約束的形式，通常是未知的，需根據(jù)約束的性質(zhì)進(jìn)行分析判斷。但約束反力的作用點(diǎn)總是在約束與被約束物體相互接觸處，約束反力必與約束所限制的運(yùn)動(dòng)方向相反。約束反力具有以下特點(diǎn)：①大小常常是未知的。②方向總是與約束限制的物體的位移方向相反。③作用點(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。汽車構(gòu)件的靜力分析1.柔體約束在工程實(shí)際中的鋼絲繩、繩索、傳動(dòng)帶等均屬于柔體約束。這些物體只能受拉而不能受壓，約束力作用于接觸點(diǎn)、方向沿著柔體中心線背離被約束物體，被繩索吊著的小球受力如圖1-1-8a所示，傳動(dòng)帶所提供的約束反力如圖1-1-8b所示。汽車構(gòu)件的靜力分析2.光滑面約束光滑面約束的特點(diǎn)是這種約束不能限制物體沿約束表面切線方向的移動(dòng)，約束反力的方向沿著接觸面的公法線方向指向被約束物體，如圖1-1-9所示。汽車構(gòu)件的靜力分析3.光滑鉸鏈約束光滑鉸鏈約束是由銷釘連接兩帶孔的構(gòu)件組成，工程中常見的有中間鉸鏈約束、固定鉸鏈約束和活動(dòng)鉸鏈約束三種形式。用銷釘把具有相同孔徑的兩物體連接起來，便構(gòu)成了中間鉸鏈約束。如圖1-1-10a所示。當(dāng)忽略摩擦?xí)r，銷釘對兩物體的約束相當(dāng)于光滑面約束。因此其約束反力必定沿接觸面的公法線而指向物體。但物體與銷釘?shù)慕佑|點(diǎn)的位置與其受力有關(guān)，預(yù)先不能確定，所以約束反力的方向亦不能預(yù)先確定，通常用通過銷釘中心的兩正交分力來代替。各分力矢量的指向可任意假設(shè)。圖1-1-10b所示為其力學(xué)模型。汽車構(gòu)件的靜力分析汽車構(gòu)件的靜力分析如果銷釘連接的兩物體中有一個(gè)固定于地面，這類約束稱為固定鉸鏈約束，如圖1-1-11a所示。其約束反力的表示方法與中間鉸鏈約束相同。圖1-1-11b所示為其力學(xué)模型。汽車構(gòu)件的靜力分析根據(jù)工程需要，把固定鉸鏈約束用幾個(gè)輥軸支承在光滑面上，便構(gòu)成了活動(dòng)鉸鏈約束，如圖1-1-12a所示。這種約束是由光滑面和鉸鏈兩種約束組合而成的一種復(fù)合約束形式，其約束反力的作用線必垂直于支承面且過鉸鏈中心，圖1-1-12b所示為其力學(xué)模型。汽車構(gòu)件的靜力分析解決力學(xué)計(jì)算問題時(shí)，首先要選定需要進(jìn)行研究的物體，即確定研究對象，然后分析其受力情況，這個(gè)過程稱為物體的受力分析。分析過程中，解除約束，把研究對象從周圍物體中分離出來，畫出其簡圖，稱為分離體。將研究對象所受的所有的主動(dòng)力和約束反力用力矢量表示在分離體上，這種圖形稱為物體的受力圖。三、受力分析與受力圖解除約束原理當(dāng)受約束的物體在某些主動(dòng)力的作用下處于平衡，若將其部分或全部的約束除去，代之以相應(yīng)的約束反力，則物體的平衡不受影響。意義：在解決實(shí)際物體的平衡問題時(shí)，可以將該物體所受的各種約束解除，而用相應(yīng)的約束反力去代替它們對于物體的作用。這時(shí)，物體在所有主動(dòng)力和約束力作用下，仍然保持平衡，但物體已經(jīng)被抽象成為一個(gè)不受任何約束作用的自由體了，因而就可利用靜力學(xué)所得出的關(guān)于自由剛體的平衡條件來解決受有各種不同約束的物體的平衡問題。汽車構(gòu)件的靜力分析畫物體受力圖主要步驟為：①選研究對象；②去約束，取分離體；③畫上主動(dòng)力；④畫出約束反力。受力圖[例1]OWFDFEFAxFAyFBFAFBABDABDG汽車構(gòu)件的靜力分析[例2]畫出下列各構(gòu)件的受力圖QAOBCDEQFOF'F1FOF1'CFCF2ACDBEFAFBFC'汽車構(gòu)件的靜力分析[例2]畫出下列各構(gòu)件的受力圖QAOBCDEACDBEFAFBFAADCFDDEFECBEFBFC'FE'FD'FC1FC2CFC1'FC2'FC'汽車構(gòu)件的靜力分析CBDDE[例3]畫出下列各構(gòu)件的受力圖說明：三力平衡必匯交當(dāng)三力平行時(shí)，在無限遠(yuǎn)處匯交，它是一種特殊情況。FAFBQFDFEFCABFB'FD'汽車構(gòu)件的靜力分析[例4]尖點(diǎn)問題QFCFAFBQFCFB汽車構(gòu)件的靜力分析B[例5]畫出下列各構(gòu)件的受力圖WFTFBxFHFByFH'FDFCCDCBAFAxFAyFDFTFAxFAyFHFC'FBy'FBx'汽車構(gòu)件的靜力分析汽車構(gòu)件的靜力分析四、力矩與力偶引導(dǎo)問題：什么是力矩？如何度量力對物體的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)？力偶矩有何特點(diǎn)？1.力矩力對物體的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)，分為移動(dòng)效應(yīng)和轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)兩種，其中力對物體的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)用力矩來度量。以扳手旋轉(zhuǎn)螺母為例，如圖1-1-14所示，設(shè)螺母能繞點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)。由經(jīng)驗(yàn)可知，螺母能否旋動(dòng)，不僅取決于作用在扳手上的力F的大小，而且還與點(diǎn)O到F的作用線的垂直距離d有關(guān)。因此，用F與d的乘積作為力F使螺母繞點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的度量，稱之為力F對O點(diǎn)的矩，簡稱力矩，記為MO（F）=±FdO點(diǎn)——矩心；d——力臂，規(guī)定力使剛體繞矩心逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，力矩為正，反之為負(fù)。汽車構(gòu)件的靜力分析力矩的性質(zhì)：1）力F對O點(diǎn)之矩不僅取決于力F的大小，同時(shí)還與矩心的位置即力臂d有關(guān)。2）力F對于任意一點(diǎn)之矩，不會(huì)因該力的作用點(diǎn)沿其作用線移動(dòng)而改變。3）力F的大小等于零或者力的作用線通過矩心時(shí)，力矩等于零。討論：如圖1-1-15所示，數(shù)值相同的三個(gè)力按照不同的方式施加在同一扳手的A端，圖示三種情況下力F對O點(diǎn)的力矩的大小是否相同？汽車構(gòu)件的靜力分析2.力偶作用于剛體上大小相等、方向相反、作用線平行但不共線的兩個(gè)力所組成的最簡單的力系稱為力偶。如圖1-1-16所示，駕駛員用雙手轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的作用力F和F＇。力偶能使剛體產(chǎn)生純轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，而不能產(chǎn)生移動(dòng)效應(yīng)。力偶對剛體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)以力偶矩M度量，記作M=±Fd模塊一汽車構(gòu)件力學(xué)分析

汽車構(gòu)件的靜力分析

汽車構(gòu)件承載能力分析汽車構(gòu)件承載能力分析1.能敘述桿件的受力特點(diǎn)與變形特點(diǎn)。2.能正確分析、計(jì)算桿件的內(nèi)力與應(yīng)力。3.能正確分析、計(jì)算構(gòu)件所受的剪切應(yīng)力與擠壓應(yīng)力。4.能正確分析、計(jì)算圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力與變形。學(xué)習(xí)目標(biāo)汽車構(gòu)件承載能力分析一、拉伸與壓縮引導(dǎo)問題：連接氣缸蓋與氣缸體的螺栓所受的載荷形式是什么？其變形特點(diǎn)是什么？如果變形過大，會(huì)造成哪些不良影響？如圖1-2-1所示的支架由兩條桿AB、AC組成，在A處受到向下的作用力F，則AB桿承受拉力，AC桿承受壓力。1.拉伸與壓縮的概念汽車構(gòu)件承載能力分析

二者具有相同的受力特點(diǎn)：作用在桿件兩端外力的合力大小相等、方向相反，且作用線與桿的軸線重合。桿件在這種外力作用下所產(chǎn)生的變形，使桿件產(chǎn)生沿軸線方向的伸長或縮短。桿件的這種變形形式稱為桿件的軸向拉伸與壓縮。對這類桿件的形狀和受力情況進(jìn)行簡化后，可用圖1-2-2所示的簡圖來表示。桿件受拉的時(shí)候伸長，受壓的時(shí)候縮短。汽車構(gòu)件承載能力分析2.內(nèi)力與截面法

構(gòu)件的材料是由許多質(zhì)點(diǎn)組成的。構(gòu)件不受外力作用時(shí)，材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間保持一定的相互作用力，使構(gòu)件具有固定形狀。當(dāng)構(gòu)件受外力作用產(chǎn)生變形時(shí)，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間的相互位置發(fā)生改變，從而內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的力也發(fā)生變化。這種由外力作用而引起的受力構(gòu)件內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間相互作用力的改變量稱為附加內(nèi)力，簡稱內(nèi)力。內(nèi)力是由外力引起的，內(nèi)力隨外力的變化而變化，外力增大，內(nèi)力也增大，外力撤銷后，內(nèi)力也隨之消失。汽車構(gòu)件承載能力分析由于上述內(nèi)力的作用線與桿件的軸線重合，故把拉（壓）桿的這種內(nèi)力稱為軸力，其符號(hào)規(guī)定為：桿件受拉伸時(shí)，軸力背離截面，取正號(hào)，稱為拉力；反之取負(fù)號(hào)，稱為壓力。這樣，對于圖1-2-3中的桿件，無論取I或II段，所得的結(jié)果不僅數(shù)值相等，而且正負(fù)號(hào)相同，同時(shí)還可以根據(jù)軸力的正負(fù)號(hào)判別拉、壓兩種變形。這種取桿件的一部分為研究對象，利用靜力平衡方程求內(nèi)力的方法稱為截面法。汽車構(gòu)件承載能力分析3.應(yīng)力用同一材料制成的而橫截面面積不同的兩桿，在相同拉力作用下，隨著拉力的增加，橫截面積小的桿必然先被拉斷。這說明桿的強(qiáng)度不僅與軸力的大小有關(guān)，還與橫截面積的大小有關(guān)，即桿的強(qiáng)度取決于內(nèi)力在橫截面上分布的密集程度。內(nèi)力在某點(diǎn)上分布的密集度即為該點(diǎn)處的應(yīng)力p。汽車構(gòu)件承載能力分析應(yīng)力p是一個(gè)矢量，使用中常常將其分解成垂直于截面的分量σ和相切于截面的分量τ。σ稱為正應(yīng)力，τ稱為切應(yīng)力，如圖1-2-4所示。如果桿件受拉伸或壓縮，所受軸力為FN，桿的橫截面面積為A，則正應(yīng)力可按照式（1-2-2）計(jì)算。汽車構(gòu)件承載能力分析4.拉壓桿的強(qiáng)度條件在理想情況下，為了保證構(gòu)件能夠安全可靠地工作，而又能充分利用材料的強(qiáng)度潛能，最好使所設(shè)計(jì)構(gòu)件的工作應(yīng)力σ小于且接近于極限應(yīng)力σo，但實(shí)際上，由于很多不可控因素的存在，導(dǎo)致很難做到這一點(diǎn)。所以，必須使構(gòu)件留有一定的安全儲(chǔ)備，即對材料的極限應(yīng)力打個(gè)折扣，使構(gòu)件工作應(yīng)力的最大允許值不超過這個(gè)折扣值。這個(gè)允許值稱為許用應(yīng)力，用符號(hào)[σ]表示，即：式中n——為大于1的系數(shù)，稱為安全系數(shù)，用以表示構(gòu)件安全儲(chǔ)備的程度或強(qiáng)度的富余程度。汽車構(gòu)件承載能力分析為了使拉壓桿件在工作中安全可靠（即強(qiáng)度足夠），必須使其所受的最大工作正應(yīng)力σmax小于或等于許用正應(yīng)力[σ]，即利用式（1-2-4）可解決三種類型的強(qiáng)度計(jì)算問題：（1）校核強(qiáng)度若已知桿件尺寸、所受載荷和材料的許用應(yīng)力，則由式（1-2-5）校核桿件是否滿足強(qiáng)度要求，即汽車構(gòu)件承載能力分析（2）確定許用載荷已知桿件尺寸和材料的許用應(yīng)力，則由式（1-2-4）可得（3）設(shè)計(jì)截面尺寸已知桿件所受載荷和材料的許用應(yīng)力，則由式（1-2-4）可得已知F1=10kN；F2=20kN；F3=35kN；F4=25kN;試畫出圖示桿件的軸力圖。11例題1FN1F1解：1、計(jì)算各段的軸力。F1F3F2F4ABCD2233FN3F4FN2F1F2AB段BC段CD段2、繪制軸力圖。汽車構(gòu)件承載能力分析汽車構(gòu)件承載能力分析二、剪切與擠壓引導(dǎo)問題：汽車機(jī)械上常采用鍵、銷將兩個(gè)或兩個(gè)以上的構(gòu)件連接起來，鍵和銷受到的載荷特點(diǎn)是什么？將產(chǎn)生怎樣的變形？1.剪切的概念工程結(jié)構(gòu)中的許多連接件，如鉚釘、螺栓、鍵、銷等，受力后產(chǎn)生的主要變形為剪切。剪切原理見表1-2-1。汽車構(gòu)件承載能力分析

剪切受力特點(diǎn)為：作用在構(gòu)件兩側(cè)面上的外力合力大小相等、方向相反且作用線很近，剪切面上的內(nèi)力與剪切面平行，稱為剪力。

變形特點(diǎn)是：位于兩力之間的截面發(fā)生相對錯(cuò)動(dòng)。汽車構(gòu)件承載能力分析在剪切面上有切應(yīng)力τ存在。切應(yīng)力在剪切面上的分布情況十分復(fù)雜，工程上通常采用一種以實(shí)驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的實(shí)用計(jì)算方法來計(jì)算，即假定剪切面上的切應(yīng)力τ是均勻分布的。2.剪切的實(shí)用計(jì)算式中A——剪切面面積；FS——剪切面上的剪力。為了使構(gòu)件不發(fā)生剪切破壞，要求剪切面上的平均切應(yīng)力不超過材料的許用切應(yīng)力，即剪切時(shí)的強(qiáng)度條件為式中[τ]——許用切應(yīng)力。剪切強(qiáng)度條件同樣可以解決三類問題：強(qiáng)度校核、設(shè)計(jì)截面尺寸和確定許用載荷。汽車構(gòu)件承載能力分析3.擠壓的概念鉚釘?shù)冗B接件在外力作用下發(fā)生剪切變形的同時(shí)，在連接件和被連接件的接觸面上相互壓緊，產(chǎn)生局部壓陷變形，嚴(yán)重時(shí)可致壓潰，這種現(xiàn)象稱為擠壓，如圖1-2-5所示。對鉚釘進(jìn)行受力分析，如圖1-2-6所示，鉚釘上半部分左側(cè)受到板的向右的壓力FC，鉚釘下半部分右側(cè)，受到板的向左的壓力FC，F(xiàn)C等于外力F。汽車構(gòu)件承載能力分析4.擠壓的實(shí)用計(jì)算擠壓應(yīng)力在擠壓面上的分布也很復(fù)雜。因此也采用實(shí)用計(jì)算法，假定擠壓應(yīng)力均勻地分布在計(jì)算擠壓面上，平均擠壓應(yīng)力即為式中AC——計(jì)算擠壓面面積。汽車構(gòu)件承載能力分析當(dāng)擠壓接觸面為平面時(shí)，接觸面的面積就是計(jì)算擠壓面面積；當(dāng)接觸面是半圓柱面時(shí)，取實(shí)際接觸面的正投影面的面積作為計(jì)算擠壓面面積，即取直徑平面的面積作為計(jì)算擠壓面面積，如圖1-2-7所示。由此可建立擠壓的強(qiáng)度條件為式中[σC]——材料的許用擠壓應(yīng)力。在圖1-2-7中擠壓接觸面為圓柱面，所以計(jì)算擠壓面面積為汽車構(gòu)件承載能力分析三、扭轉(zhuǎn)引導(dǎo)問題：汽車上的傳動(dòng)軸受到的載荷有什么特點(diǎn)？其變形特征是什么？1.扭轉(zhuǎn)的概念在汽車機(jī)械中，有很多構(gòu)件承受扭轉(zhuǎn)載荷。如圖1-2-8所示，汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員通過轉(zhuǎn)向盤把力偶作用在轉(zhuǎn)向軸的上端，在轉(zhuǎn)向軸的下端則受到來自轉(zhuǎn)向器的阻力偶作用。汽車構(gòu)件承載能力分析扭轉(zhuǎn)時(shí)，軸的受力特點(diǎn)為：圓截面直桿受到一對大小相等、方向相反、作用面垂直于桿的軸線的外力偶作用。扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形特征為，桿件的各個(gè)橫截面繞軸向發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1-2-9所示。汽車構(gòu)件承載能力分析2.扭轉(zhuǎn)的實(shí)用計(jì)算圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的切應(yīng)力τ的分布規(guī)律為：橫截面上任一點(diǎn)的切應(yīng)力大小與該點(diǎn)到圓心的距離成正比，并垂直于半徑方向呈線性分布，如圖1-2-10所示。此規(guī)律可用式（1-2-13）表示式中ρ——截面上任一點(diǎn)到中心的距離；T——所求截面上的轉(zhuǎn)矩值；IP——橫截面上對圓心的極慣性矩；τρ——半徑為ρ處的切應(yīng)力。汽車構(gòu)件承載能力分析

在圓心處，切應(yīng)力為0，在圓軸表面處切應(yīng)力為最大值。汽車構(gòu)件承載能力分析3.圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度和剛度的計(jì)算（1）強(qiáng)度條件為了保證軸在扭轉(zhuǎn)時(shí)能安全工作，必須使軸的危險(xiǎn)截面上的最大切應(yīng)力τmax不大于材料的許用切應(yīng)力[τ]，即（2）剛度條件通常要求單位長度扭轉(zhuǎn)角θ不超過許用的單位長度扭轉(zhuǎn)角[θ]，即模塊二零件的公差與配合

公差與配合

幾何公差公差與配合1.能敘述互換性的概念與作用。2.能解釋尺寸、偏差、公差及配合基本術(shù)語及定義。3.能繪制尺寸公差帶圖和配合公差帶圖。4.能正確識(shí)讀零件圖的公差配合標(biāo)注。5.能計(jì)算公差配合的相關(guān)參數(shù)。6.能歸納總結(jié)汽車典型零件的公差與配合要求及其特點(diǎn)。學(xué)習(xí)目標(biāo)公差與配合一、互換性引導(dǎo)問題：自行車某個(gè)零件損壞后，買一個(gè)相同規(guī)格的零件，裝好后就能照常使用，這種技術(shù)原則稱為什么？有什么好處呢？1.互換性概念零件或產(chǎn)品的互換性是指零部件在裝配時(shí)，同一規(guī)格的產(chǎn)品能夠不需要選擇、不經(jīng)調(diào)整、不用修配，就能保證產(chǎn)品使用性能的特性。產(chǎn)品的互換性是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的基本要求。公差與配合2.互換性分類在機(jī)械中，互換性可分為廣義互換性和狹義互換性。廣義互換性是指機(jī)器的零件在各種性能方面都達(dá)到了使用要求，如性能參數(shù)中的精度、強(qiáng)度、剛度、硬度、使用壽命、耐蝕性、熱變性、導(dǎo)電性等，都能滿足機(jī)器的功能要求。狹義互換性是指機(jī)器的零部件能滿足幾何參數(shù)方面的要求，如尺寸、形狀、位置和表面粗糙度的要求。公差與配合二、誤差與公差引導(dǎo)問題：何謂公差及誤差？二者的區(qū)別和聯(lián)系是什么？如果沒有公差標(biāo)準(zhǔn)，也能按互換性原則進(jìn)行生產(chǎn)嗎？1.加工誤差加工誤差是指實(shí)際幾何參數(shù)對其設(shè)計(jì)理想值的偏離程度，通常稱一批零件的尺寸變動(dòng)為尺寸誤差。制造技術(shù)水平的提高可以減少尺寸誤差，但是不能消除尺寸誤差。加工誤差可分為：尺寸誤差、形狀誤差、位置誤差、方向誤差、跳動(dòng)誤差與表面粗糙度值誤差。公差與配合2.公差生產(chǎn)實(shí)際中不可避免地會(huì)產(chǎn)生加工誤差，為了達(dá)到預(yù)定的互換性要求，就要把零部件的幾何參數(shù)控制在一定的變動(dòng)范圍內(nèi)。這個(gè)允許零件幾何參數(shù)變動(dòng)的范圍就稱為“公差”。公差是用以限制加工誤差，由設(shè)計(jì)人員根據(jù)產(chǎn)品使用性能要求給定的，它反映了工件的制造精度要求。因?yàn)檎`差不可能被消除，所以公差值不能為零。目前，制造業(yè)已能加工出精度極高的產(chǎn)品，但加工誤差依然存在，為了實(shí)現(xiàn)互換性生產(chǎn)，就必須對零件的幾何參數(shù)提出公差要求，只有在公差要求內(nèi)的合格零件才能實(shí)現(xiàn)互換性。將零件幾何參數(shù)的允許變動(dòng)量按不同的精度等級(jí)制定出公差值標(biāo)準(zhǔn)，即公差標(biāo)準(zhǔn)。公差與配合三、極限與配合引導(dǎo)問題：配合反映的是組成機(jī)器的零件之間的關(guān)系，那么組成機(jī)器的零件之間的關(guān)系都有哪些呢？如何表示零件之間的關(guān)系呢？1.孔和軸孔主要是指圓柱形內(nèi)表面，也包括其他內(nèi)表面中由單一尺寸確定的部分。孔的直徑尺寸用D表示。如圖2-1-1所示，D1、D2、D3、D4等單一尺寸確定的部分皆為孔。在公差與配合標(biāo)準(zhǔn)中，孔和軸這兩個(gè)術(shù)語有其特定含義，它關(guān)系到公差標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍。公差與配合軸主要是指圓柱形外表面，也包括其他外表面中由單一尺寸確定的部分。孔的直徑尺寸用d表示。如圖2-1-1所示，d1、d2、d3等單一尺寸確定的部分皆為軸。

從裝配關(guān)系上講，孔是包容面，軸是被包容面。公差與配合2.有關(guān)尺寸的術(shù)語及定義1）尺寸——用特定單位表示長度值的數(shù)字。在機(jī)械制造中一般常用毫米（mm）作為特定單位。2）公稱尺寸（孔D、軸d）——由圖樣規(guī)范確定的理想形狀要素的尺寸。它是根據(jù)零件的強(qiáng)度計(jì)算、結(jié)構(gòu)和工藝上的需要設(shè)計(jì)給定的尺寸。3）實(shí)際尺寸（孔Da、軸da）——指實(shí)際要素的尺寸，是通過測量得到的。公差與配合4）極限尺寸——允許尺寸變化的兩個(gè)界限值。極限尺寸是以公稱尺寸為基數(shù)來確定的。上極限尺寸（孔Dmax、軸dmax）——允許實(shí)際尺寸變動(dòng)的最大值。下極限尺寸（孔Dmin、軸dmin）——允許實(shí)際尺寸變動(dòng)的最小值。實(shí)際尺寸小于或等于上極限尺寸，且大于或等于下極限尺寸的零件為尺寸精度合格，表示如下：孔合格條件：Dmax≥Da≥Dmin。軸合格條件：dmax≥da≥dmax。公差與配合3.有關(guān)尺寸偏差與公差的術(shù)語及定義1）尺寸偏差——簡稱偏差，是指某一尺寸（極限尺寸、實(shí)際尺寸等）減其公稱尺寸所得的代數(shù)差，它包括極限偏差（上極限偏差、下極限偏差）和實(shí)際偏差。由于極限尺寸和實(shí)際尺寸可能大于、小于或等于公稱尺寸，故尺寸偏差是一個(gè)帶符號(hào)的值，可以是負(fù)值、零值或正值。2）實(shí)際偏差——實(shí)際尺寸減去公稱尺寸所得的代數(shù)差。3）極限偏差——極限尺寸減去其公稱尺寸得到的代數(shù)差。上極限偏差為上極限尺寸減其公稱尺寸所得的代數(shù)差（孔用ES表示，軸用es表示）。下極限偏差為下極限尺寸減其公稱尺寸所得的代數(shù)差（孔用EI表示，軸用ei表示）。公差與配合4）公差——允許尺寸的變動(dòng)量。它等于上極限尺寸減下極限尺寸之差，或上極限偏差減下極限偏差之差。它是一個(gè)沒有符號(hào)的絕對值?？椎墓頣h=Dmax-Dmin=ES-EI；軸的公差Ts=dmax-dmin=es-ei。公差大小是確定了允許尺寸變動(dòng)范圍的大小。在同一尺寸段內(nèi)的公稱尺寸，若公差值大則允許尺寸變動(dòng)的范圍大，因而要求加工精度低；反之，公差值小則允許尺寸變動(dòng)的范圍小，因而要求加工精度高。5）公稱尺寸、尺寸偏差和尺寸公差三者的關(guān)系如圖2-1-2所示。6）公差帶。公差帶圖：由于公差與偏差的數(shù)值與尺寸數(shù)值相比差別很大，不便用同一比例尺表示，同時(shí)為了簡化，在分析有關(guān)問題時(shí)，不畫出孔、軸的結(jié)構(gòu)，只畫出放大的孔、軸公差區(qū)域和位置。采用這種表達(dá)方法的圖形稱為公差帶圖。公差帶圖由零線和公差帶組成如圖2-1-3所示。公差與配合公差與配合零線——在公差帶圖中，確定偏差的一條基準(zhǔn)直線，即零偏差線。通常以零線表示公稱尺寸，標(biāo)注為“0”，偏差由此線算起，零線以上為正偏差，零線以下為負(fù)偏差，分別標(biāo)注為“+”和“-”。公差帶——公差帶是在公差帶圖中，代表上極限偏差和下極限偏差或上極限尺寸和下極限尺寸的兩條直線所限定的一個(gè)區(qū)域，稱為公差帶。公差帶在垂直于零線方向上的寬度代表公差值。公差帶包括了公差帶大小與公差帶位置兩個(gè)基本要素，前者由標(biāo)準(zhǔn)公差確定，后者由基本偏差確定。7）基本偏差?；酒钍侵赣脕泶_定公差帶相對于公稱尺寸位置的那個(gè)極限偏差，即最接近公稱尺寸的那個(gè)極限偏差。它可以是上極限偏差或下極限偏差，如圖2-1-3所示的孔的基本偏差為下極限偏差，軸的基本偏差為上極限偏差。公差與配合公差與配合4.有關(guān)配合的術(shù)語及定義（1）配合配合是類型相同且待裝配的外尺寸要素（軸）和內(nèi)尺寸要素（孔）之間的尺寸關(guān)系。形成配合的前提條件是孔和軸的公稱尺寸相同。（2）間隙與過盈間隙：孔、軸配合時(shí)，孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸所得的代數(shù)差為正時(shí)，稱為間隙，用X表示。過盈：孔、軸配合時(shí)，孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸所得的代數(shù)差為負(fù)時(shí)，稱為過盈，用Y表示。（3）間隙配合、過盈配合、過渡配合根據(jù)零件的工作要求，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定配合分為三種，即間隙配合、過盈配合和過渡配合（表2-1-1）。公差與配合公差與配合公差與配合間隙配合——公稱尺寸相同的孔和軸裝配時(shí)，有間隙（包括最小間隙等于零）的配合。此時(shí)，孔的公差帶在軸的公差帶之上。過盈配合——公稱尺寸相同的孔和軸裝配時(shí)，有過盈（包括最小過盈量等于零）的配合。此時(shí)，孔的公差帶在軸的公差帶之下。過渡配合——公稱尺寸相同的孔和軸裝配時(shí)，有可能出現(xiàn)間隙或過盈的配合。此時(shí)，孔的公差帶與軸的公差帶出現(xiàn)重疊部分。公差與配合四、公差與配合標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)問題：在產(chǎn)品生產(chǎn)制造中，如何使產(chǎn)品在滿足使用要求的前提下能夠獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益？解決產(chǎn)品同一種零件通用性與互換性問題的基礎(chǔ)是什么呢？1.基準(zhǔn)制從前述三種配合可知，公稱尺寸相同而極限尺寸不同的孔和軸，可以組成不同性質(zhì)、不同松緊的配合，但為了簡化起見，無須將孔、軸極限尺寸同時(shí)變動(dòng)，只要固定一個(gè)，變更另一個(gè)即可滿足不同使用性能要求的配合。因此，線性尺寸公差I(lǐng)SO代號(hào)體系規(guī)定了兩種配合制度：基孔制配合和基軸制配合。在一般情況下，優(yōu)先選用基孔制配合。公差與配合（1）基孔制基孔制是指孔的下極限尺寸與公稱尺寸相同的配合制。在基孔制配合中選作基準(zhǔn)的孔為基準(zhǔn)孔，代號(hào)為H?；鶞?zhǔn)孔的下極限偏差為基本偏差，且數(shù)值為零，上極限偏差為正值。（2）基軸制基軸制是指軸的上極限尺寸與公稱尺寸相同的配合制。在基軸制配合中選作基準(zhǔn)的軸為基準(zhǔn)軸，代號(hào)為h?；鶞?zhǔn)軸的上極限偏差為基本偏差，且數(shù)值為零，下極限偏差為負(fù)值。公差與配合2.標(biāo)準(zhǔn)公差系列在極限與配合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1800.1-2020中，用以確定公差帶大小的任一公差，稱為標(biāo)準(zhǔn)公差，用IT表示。它是依據(jù)公差等級(jí)和基本尺寸來確定的。公差等級(jí)是指尺寸精確程度的等級(jí)。國家標(biāo)準(zhǔn)在基本尺寸至3150mm范圍內(nèi)規(guī)定了20個(gè)標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)，從IT01、IT0、IT1、IT2～I(xiàn)T18，數(shù)字越大，公差等級(jí)（加工精度）越低，尺寸允許的變動(dòng)范圍（公差數(shù)值）越大，加工難度越小。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1800.1-2020規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值如表2-1-2所示。公差與配合公差與配合3.基本偏差系列基本偏差的作用是確定公差帶相對于零線的位置，原則上與公差等級(jí)無關(guān)。為了滿足不同配合性質(zhì)的需要，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了孔、軸各28個(gè)公差帶位置，孔用大寫字母表示，軸用小寫字母表示，在26個(gè)英文字母中，去掉5個(gè)字母（孔去掉I、L、O、Q、W，軸去掉i、l、o、q、w），加上7個(gè)字母組合（孔為CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC；軸為cd、ef、fg、js、za、zb、zc），共28種，基本偏差系列如圖2-1-4所示。如圖2-1-4所示，公差帶一段是封閉的，由基本偏差決定；另一端是開口的，其長度取決于標(biāo)準(zhǔn)公差值大小。因此，公差帶代號(hào)都是由公稱偏差代號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)代號(hào)兩部分組成，標(biāo)注時(shí)必須標(biāo)注出這兩部分。公差與配合公差與配合4.極限與配合的標(biāo)注因?yàn)楣顜в苫酒詈凸畹燃?jí)組合而成，故零件的公差帶代號(hào)由基本偏差代號(hào)和公差等級(jí)數(shù)字組成，示例如下：（1）公差帶代號(hào)公差與配合（2）零件圖中標(biāo)注尺寸公差的三種標(biāo)注形式模塊二零件的公差與配合

公差與配合

幾何公差幾何公差1.能敘述幾何公差特征項(xiàng)目名稱及符號(hào)。2.能區(qū)分常用的幾何公差特征項(xiàng)目的含義、應(yīng)用，以及檢測方法。3.能正確識(shí)讀圖樣上的幾何公差標(biāo)注，并能在圖樣上正確標(biāo)注幾何公差。4.能正確測量氣缸的圓度誤差與圓柱度誤差。5.能歸納總結(jié)汽車典型零件和機(jī)構(gòu)的幾何公差要求及影響。學(xué)習(xí)目標(biāo)幾何公差一、幾何公差概述引導(dǎo)問題：幾何公差是零件在設(shè)計(jì)時(shí)給出的，用于控制加工產(chǎn)生的幾何誤差，那么幾何公差特征項(xiàng)目有哪些？如何表示幾何公差項(xiàng)目？1.幾何公差研究對象零件的幾何要素是構(gòu)成零件的點(diǎn)、線、面的簡稱。這些要素可以是實(shí)際存在的輪廓，也可以是由實(shí)際要素取得的點(diǎn)、線或中心平面，如圖2-2-1所示的球面、圓錐面、圓柱面、軸線、球心等。幾何公差研究的對象是零件的幾何要素，研究零件加工后其幾何要素誤差的形狀、方向位置和跳動(dòng)的變化。幾何公差（1）按結(jié)構(gòu)特征分1）輪廓要素：構(gòu)成零件輪廓的點(diǎn)、線、面，如球面、圓柱面等。2）中心要素：零件上球面的中心點(diǎn)、圓柱面和圓錐面的軸線、槽面的對稱中心平面等，中心要素抽象但客觀存在的。（2）按存在的狀態(tài)分1）實(shí)際要素：零件加工后實(shí)際存在的要素，通常用測量來提取實(shí)際要素，由于存在測量誤差，提取到的實(shí)際要素并非該實(shí)際要素的真實(shí)情況。2）理想要素：指幾何學(xué)意義上的要素，該類要素是在設(shè)計(jì)時(shí)圖樣給出的，不存在誤差。幾何公差（3）按在幾何公差中所處的地位分1）被測要素：圖樣上給出幾何公差要求的檢測對象。2）基準(zhǔn)要素：確定被測要素方向和位置的要素，圖樣上用基準(zhǔn)符號(hào)標(biāo)出，簡稱為基準(zhǔn)。（4）按功能關(guān)系分1）單一要素：僅對要素自身提出功能要求而給出形狀公差要求的要素。2）關(guān)聯(lián)要素：相對于基準(zhǔn)要素有功能要求而給出方向、位置或跳動(dòng)公差要求的要素。幾何公差2.幾何公差特征項(xiàng)目及符號(hào)幾何公差3.幾何公差的公差帶幾何公差二、幾何公差標(biāo)注引導(dǎo)問題：幾何公差是零件在設(shè)計(jì)時(shí)給出，如果要使加工的零件符合標(biāo)準(zhǔn)，就需在圖樣上進(jìn)行標(biāo)注，那么應(yīng)該如何標(biāo)注幾何公差呢？1.幾何公差標(biāo)注結(jié)構(gòu)幾何公差的標(biāo)注結(jié)構(gòu)為框格、指引線和基準(zhǔn)代號(hào)?？蚋窭锏膬?nèi)容包括幾何特征項(xiàng)目符號(hào)、公差值、代表基準(zhǔn)的字母及相關(guān)的要求符號(hào)。幾何公差（1）公差框格幾何公差框格由兩格或多格組成，框格中的主要內(nèi)容從左到右按以下次序填寫：公差特征項(xiàng)目符號(hào)、公差值及有關(guān)附加符號(hào)、基準(zhǔn)符號(hào)及有關(guān)附加符號(hào)，如圖2-2-3所示。幾何公差（2）指引線指引線由細(xì)實(shí)線和箭頭組成，用來連接公差框格和被測要素。它從公差框格的一端引出，并保持與公差框格端線垂直，箭頭指向相關(guān)被測要素。當(dāng)被測要素為實(shí)際要素時(shí)，指引線的箭頭應(yīng)置于該要素的輪廓線或其延長線上；當(dāng)被測要素為理想要素時(shí)，指引線應(yīng)與該要素的尺寸線對齊，如圖2-2-4所示。幾何公差（3）基準(zhǔn)代號(hào)與被測要素相關(guān)的基準(zhǔn)用一個(gè)大寫字母表示，字母標(biāo)注在標(biāo)準(zhǔn)方框內(nèi)，與一個(gè)涂黑的或者空白的三角形相連以表示基準(zhǔn)，如圖2-2-5所示。幾何公差2.基準(zhǔn)標(biāo)注1）輪廓要素作為基準(zhǔn)時(shí)，基準(zhǔn)符號(hào)應(yīng)置于要素的輪廓線或其延長線上，并與尺寸線明顯錯(cuò)開，如圖2-2-6所示。幾何公差2）中心要素作為基準(zhǔn)時(shí)，基準(zhǔn)符號(hào)應(yīng)與該要素的尺寸線對齊，如圖2-2-7所示。如果沒有足夠的位置標(biāo)注基準(zhǔn)要素尺寸的兩個(gè)尺寸的箭頭，則其中一個(gè)箭頭可用基準(zhǔn)三角形代替，如圖2-2-7所示。幾何公差3）如果只以要素的某一局部為基準(zhǔn)，則應(yīng)以粗點(diǎn)畫線表示出該部分并加注尺寸，如圖2-2-8所示。幾何公差3.被測要素標(biāo)注1）當(dāng)公差涉及輪廓要素時(shí)，箭頭指向該要素的輪廓線或其延長線上，與尺寸線明顯錯(cuò)開，如圖2-2-9a所示，箭頭也可指向引出線的水平線，引出線引自被測面，如圖2-2-9b所示。幾何公差2）當(dāng)公差涉及中心要素時(shí)，箭頭應(yīng)該位于相應(yīng)尺寸線的延長線上，如圖2-2-10所示。幾何公差三、汽車典型零件和機(jī)構(gòu)的幾何公差引導(dǎo)問題：汽車零件的幾何公差對汽車的性能和質(zhì)量有著重要的影響，在車輛維修中如何對形狀誤差和位置誤差進(jìn)行檢測呢？汽車零件對幾何公差有哪些要求呢？1.汽車典型零件和機(jī)構(gòu)形位誤差檢驗(yàn)（1）圓度與圓柱度的檢驗(yàn)圓度和圓柱度的測量通常用于孔類和軸類零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的磨損的檢測、曲軸軸徑磨損的檢測、凸輪軸軸徑磨損的檢測等。圖2-2-11為氣缸圓度與圓柱度的檢測方法。幾何公差幾何公差（2）軸線直線度誤差的檢驗(yàn)軸線的直線度是指軸線中心要素的形狀誤差。在實(shí)際的檢測中，軸線的直線度誤差常用簡單的徑向圓跳動(dòng)來代替，這樣獲得的檢測結(jié)果是近似的，但是在汽車維修檢測中，已經(jīng)能夠滿足技術(shù)要求的精確度。幾何公差（3）平面度的檢驗(yàn)零件的平面度表示實(shí)際平面的不平程度，是零件表面的形狀公差。在汽車維修過程中，平面度檢驗(yàn)一般采用鋼直尺和塞尺法。如圖2-2-13所示，利用等于或大于被檢測平面全長的鋼直尺，按圖示的方向用塞尺在鋼直尺和被檢測平面之間測出每隔50mm處的間隙值，所有方向間隙的最大值為平面全長上的平面度，各個(gè)方向上相臨兩點(diǎn)間隙差的最大值為50mm×50mm范圍內(nèi)的平面度誤差。如圖2-2-13所示，平面度的檢測多用于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋檢測。幾何公差（4）平行度的檢驗(yàn)一般是檢測零件的軸線間的平行度。其方法如圖2-2-14所示，采取加裝測量芯軸，然后利用測量芯軸的外輪廓線代替被檢驗(yàn)零件的軸線的方式來測量。模塊三汽車常用機(jī)構(gòu)

平面連桿機(jī)構(gòu)

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的特性凸輪機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)1.能敘述平面連桿機(jī)構(gòu)的定義。2.能敘述平面連桿機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)副及自由度的定義。3.能分析平面連桿機(jī)構(gòu)的組成。4.能掌握繪制平面機(jī)構(gòu)簡圖的方法及步驟。學(xué)習(xí)目標(biāo)平面連桿機(jī)構(gòu)一、平面機(jī)構(gòu)引導(dǎo)問題：什么是平面機(jī)構(gòu)？什么是平面連桿機(jī)構(gòu)？所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件都在同一平面，或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，稱為平面機(jī)構(gòu)。幾個(gè)桿件由低副連接，且所有構(gòu)件在同一平面或相互平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，稱為平面連桿機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件稱為桿，一般連桿機(jī)構(gòu)以所含桿件的數(shù)目來命名，如四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)等。平面四桿機(jī)構(gòu)是平面連桿機(jī)構(gòu)中最常見的形式，也是組成多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。平面連桿機(jī)構(gòu)二、運(yùn)動(dòng)副及分類引導(dǎo)問題：在機(jī)構(gòu)中兩構(gòu)件之間存在相互運(yùn)動(dòng)，如移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)等，這些運(yùn)動(dòng)可否稱為運(yùn)動(dòng)副？何為低副？何為高副？舉例說明低副和高副。由兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而組成的，形成既具有一定約束又具有一定相對運(yùn)動(dòng)的連接，稱為運(yùn)動(dòng)副。如圖3-1-1所示的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)副，缸體1與活塞2、活塞2與連桿3、連桿3與曲軸4均保持直接接觸，并產(chǎn)生一定的相對運(yùn)動(dòng)，所以它們都是運(yùn)動(dòng)副。兩構(gòu)件組成的運(yùn)動(dòng)副是通過點(diǎn)、線或面接觸來實(shí)現(xiàn)的，稱之為運(yùn)動(dòng)副元素。平面連桿機(jī)構(gòu)按照運(yùn)動(dòng)副之間的相對運(yùn)動(dòng)是在平面的還是空間的，可以分為平面運(yùn)動(dòng)副和空間運(yùn)動(dòng)副。平面運(yùn)動(dòng)副是指構(gòu)件工作時(shí)在同一平面，或相互平行的平面內(nèi)做相對運(yùn)動(dòng)；空間運(yùn)動(dòng)副是指構(gòu)件可以在三維空間中做相對運(yùn)動(dòng)。大部分的常用機(jī)構(gòu)都是平面機(jī)構(gòu)，本章節(jié)僅就平面運(yùn)動(dòng)副和相關(guān)的平面機(jī)構(gòu)進(jìn)行介紹。面運(yùn)動(dòng)副按照接觸方式不同，通常把運(yùn)動(dòng)副分為低副和高副兩類。平面連桿機(jī)構(gòu)（1）低副兩構(gòu)件以面接觸而形成的運(yùn)動(dòng)副。根據(jù)它們的相對運(yùn)動(dòng)是移動(dòng)還是轉(zhuǎn)動(dòng)，又分為移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副。一個(gè)平面內(nèi)的自由體通常具有三個(gè)自由度，即沿X方向和Y方向的移動(dòng)，以及在XY平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)。低副通常引入兩個(gè)約束，減少2個(gè)自由度。平面連桿機(jī)構(gòu)（2）高副兩構(gòu)件以點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副，常見的高副有凸輪副、齒輪副等，如圖3-1-3所示。高副的引入使構(gòu)件可沿接觸處公切線t-t方向做相對移動(dòng)，也能在回轉(zhuǎn)平面內(nèi)繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，但沿接觸處法線方向的相對移動(dòng)受到約束。平面機(jī)構(gòu)中的高副引入一個(gè)約束，保留了兩個(gè)自由度。平面連桿機(jī)構(gòu)三、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算引導(dǎo)問題：一個(gè)構(gòu)件在平面具有3個(gè)自由度，將n個(gè)構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副相連后，該機(jī)構(gòu)的自由度如何計(jì)算？1.平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算如一個(gè)平面機(jī)構(gòu)由n個(gè)可動(dòng)構(gòu)件組成（不含固定不動(dòng)的機(jī)架），未用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接之前，這些可動(dòng)構(gòu)件的自由度總數(shù)應(yīng)為3n。同時(shí)假設(shè)機(jī)構(gòu)中有PL個(gè)低副和PH個(gè)高副，由于引入1個(gè)低副，相應(yīng)引入2個(gè)約束；引入1個(gè)高副，相應(yīng)引入1個(gè)約束。若機(jī)構(gòu)的自由度，以F表示，則有：平面連桿機(jī)構(gòu)計(jì)算圖3-1-4和圖3-1-5所示機(jī)構(gòu)的自由度。五桿機(jī)構(gòu)的自由度：

F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-0=2四桿機(jī)構(gòu)的自由度：

F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1平面連桿機(jī)構(gòu)2.平面機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動(dòng)的條件1）機(jī)構(gòu)自由度大于0。2）機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)目。若自由度小于或等于0，則會(huì)出現(xiàn)機(jī)構(gòu)被卡死，無法運(yùn)動(dòng)，不能稱之為機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)3.計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)（1）復(fù)合鉸鏈由兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連而成的鉸鏈稱為復(fù)合鉸鏈。圖3-1-7所示為三個(gè)構(gòu)件形成的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的復(fù)合鉸鏈?？梢酝扑銥椋河衝個(gè)構(gòu)件在一處組成復(fù)合鉸鏈，應(yīng)含有（n-1）個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。F=3n-2PL-PH=3×5-2×7-0=1平面連桿機(jī)構(gòu)（2）局部自由度在某些機(jī)構(gòu)中，某個(gè)構(gòu)件所能產(chǎn)生的局部運(yùn)動(dòng)不影響機(jī)構(gòu)中其他構(gòu)件相對運(yùn)動(dòng)，這種自由度稱為局部自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，局部自由度不應(yīng)計(jì)入。圖3-1-9a所示為滾子凸輪機(jī)構(gòu)，滾子是為減少高副接觸處的摩擦而設(shè)計(jì)的，這是平面機(jī)構(gòu)中局部自由度最常見的形式。滾子在A的轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)影響推桿的移動(dòng)及凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，在計(jì)算時(shí)可假想滾子與推桿是一體的，如圖3-1-9b所示。此機(jī)構(gòu)中有2個(gè)構(gòu)件，1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副、1個(gè)移動(dòng)副、1個(gè)高副。平面連桿機(jī)構(gòu)（3）虛約束在某些機(jī)構(gòu)中，有些重復(fù)出現(xiàn)的，對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，不應(yīng)計(jì)算虛約束。虛約束經(jīng)常出現(xiàn)在以下場合：1）兩構(gòu)件連接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡互相重合。圖3-1-10a中，由于EF平行且等于AB和CD，桿5上的E點(diǎn)與桿3上的E點(diǎn)重合，EF桿存在與否都不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。由此可判定EF桿引入的為虛約束，計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉，如圖3-1-10b所示。F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1平面連桿機(jī)構(gòu)2）當(dāng)兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)副，且其導(dǎo)路互相平行或重合時(shí)，則只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余都是虛約束，如圖3-1-11所示。平面連桿機(jī)構(gòu)①若機(jī)構(gòu)中兩活動(dòng)構(gòu)件上某兩點(diǎn)的距離始終保持不變，此時(shí)若用帶兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的構(gòu)件來連接這兩個(gè)點(diǎn)，則將會(huì)引入一個(gè)虛約束，如圖3-1-12所示。②對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起作用的對稱部分引入虛約束。如圖3-1-13所示的行星齒輪機(jī)構(gòu)，只需要一個(gè)齒輪2便可傳遞運(yùn)動(dòng)。為了提高承載能力并使機(jī)構(gòu)受力均勻，圖中采用了3個(gè)行星輪對稱布置。這里每增加一個(gè)行星輪（包括兩個(gè)高副和一個(gè)低副），便引進(jìn)一個(gè)虛約束。模塊三汽車常用機(jī)構(gòu)

平面連桿機(jī)構(gòu)

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的特性凸輪機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1.能敘述鉸鏈連桿機(jī)構(gòu)定義。2.能掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的分類。3.能根據(jù)桿長判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的種類。4.能探究分析汽車刮水器應(yīng)用的四桿機(jī)構(gòu)類型。5.能探究分析汽車轉(zhuǎn)向器應(yīng)用的四桿機(jī)構(gòu)類型。學(xué)習(xí)目標(biāo)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)引導(dǎo)問題：平面連桿機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件與構(gòu)件之間是以低副相連形成的。思考是否存在一種平面連桿機(jī)構(gòu)，構(gòu)件之間全部以移動(dòng)副或者什么轉(zhuǎn)動(dòng)副相連？閱讀下面資料，回答何為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)？固定不動(dòng)的桿AD稱之為機(jī)架；與機(jī)架相連的桿AB、CD稱之為連架桿；連接兩連架桿BC的稱之為連桿，連桿與機(jī)架不相連。在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，由于組成的尺寸不同，導(dǎo)致連架桿可以形成兩種不同的運(yùn)動(dòng)結(jié)果，一種是360°整周回轉(zhuǎn)，另一種是往復(fù)擺動(dòng)。當(dāng)連架桿做整周回轉(zhuǎn)時(shí)稱之為曲柄，做擺動(dòng)時(shí)稱之為搖桿。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)兩連架桿中一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿的四桿機(jī)構(gòu)，稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。如圖3-2-2所示，兩個(gè)連架桿中一個(gè)是曲柄（與機(jī)架組成周轉(zhuǎn)副的連架桿AB），一個(gè)是搖桿（與機(jī)架組成擺轉(zhuǎn)副的連架桿CD）的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。汽車刮水器中曲柄的整周回轉(zhuǎn)通過連桿轉(zhuǎn)變?yōu)楣嗡鞯耐鶑?fù)擺動(dòng)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)2.雙曲柄機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿都為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)，如圖3-2-3所示。AD固定不動(dòng)為機(jī)架，連架桿AB和連架桿CD都可以繞機(jī)架做周轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)曲柄AB作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄CD做周期性的變速轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將主動(dòng)曲柄的整周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)換為從動(dòng)曲柄的整周變速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)當(dāng)兩曲柄的長度相等而且平行，連桿與機(jī)架也等長時(shí)，這種機(jī)構(gòu)稱為平行四邊形機(jī)構(gòu)，如圖3-2-4所示。此時(shí)從動(dòng)曲柄CD跟隨主動(dòng)曲柄做周轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，兩條曲柄的運(yùn)動(dòng)速度相同，連桿做平動(dòng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到與機(jī)架共線的位置時(shí)，機(jī)構(gòu)會(huì)處于一種運(yùn)動(dòng)不確定狀態(tài)，可能會(huì)出現(xiàn)兩曲柄轉(zhuǎn)向相反，角速度不相等的狀況，即逆平行四邊形機(jī)構(gòu)，又稱為反向雙曲柄機(jī)構(gòu)，即兩曲柄的長度相同，但互不平行，如圖3-2-6所示。此時(shí)，兩曲柄旋轉(zhuǎn)方向相反，角速度不相等。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)3.雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)就是兩連架桿均是搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)，如圖3-2-7所示。汽車前輪轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)等腰梯形ABCD，即為雙搖桿機(jī)構(gòu)，如圖3-2-8。在搖桿AB上連接拉臂EF。當(dāng)汽車的轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)控制EF做前后運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)雙搖桿機(jī)構(gòu)使搖桿CD與AB同向擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)汽車前輪的轉(zhuǎn)向。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件引導(dǎo)問題：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄搖桿、雙曲柄和雙搖桿三種不同機(jī)構(gòu)，閱讀資料，回答存在曲柄的條件是什么？鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件為：1）連架桿與機(jī)架中必有一桿為最短桿。2）最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)當(dāng)滿足以上兩條件，根據(jù)機(jī)架的位置又可分為以下三種：1）以最短桿的鄰邊為機(jī)架時(shí)，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。2）以最短桿為機(jī)架時(shí)，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。3）以最短桿的對邊為機(jī)架時(shí)，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。若機(jī)構(gòu)不滿足桿長之和條件，則只能成為雙搖桿機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)例3-2-1：如圖3-2-10所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知AB、BC、CD、AD各桿長度為：a=300mm、b=200mm、c=350mm、d=100mm。分析該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)屬于哪類機(jī)構(gòu)。解：AD為最短桿，CD為最長桿，故c+d=350+100<a+b=300+200，滿足桿長和條件。因此有：當(dāng)AD為機(jī)架，最短桿為機(jī)架，故此機(jī)構(gòu)是雙曲柄機(jī)構(gòu)。當(dāng)AB或CD為機(jī)架，最短桿為連架桿，故此機(jī)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)BC為機(jī)架，最短桿為連桿，故此機(jī)構(gòu)是雙搖桿機(jī)構(gòu)。模塊三汽車常用機(jī)構(gòu)

平面連桿機(jī)構(gòu)

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的特性凸輪機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化1.敘述鉸鏈四桿連桿機(jī)構(gòu)常用的兩種演化方法及對應(yīng)機(jī)構(gòu)。2.能判斷自卸式汽車的翻斗機(jī)構(gòu)采用的演化機(jī)構(gòu)類型。3.通過學(xué)習(xí)探究，能總結(jié)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化。4.通過學(xué)習(xí)探究，能解釋汽車上的活塞連桿機(jī)構(gòu)采用的演化方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)通過改變其中某些構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸，可將其演化為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。如圖3-3-1所示，將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的搖桿CD做成滑塊形式，使其沿圓弧β導(dǎo)軌往復(fù)滑動(dòng)時(shí)，該機(jī)構(gòu)可以演化為有曲線導(dǎo)軌的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化再將搖桿CD的長度延長至無窮大，機(jī)構(gòu)就演化為具有偏距e的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖3-3-2所示。當(dāng)e=0，則為對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖3-3-3所示。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可將連續(xù)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)的直線運(yùn)動(dòng)，或做相反的轉(zhuǎn)換。當(dāng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中滑塊為原動(dòng)件時(shí)，此機(jī)構(gòu)運(yùn)用在汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)中，如圖3-3-4所示。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化二、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)引導(dǎo)問題：圖3-3-5和圖3-3-6均是將曲柄滑塊中的曲柄定為機(jī)架演變而來的，有何不同？鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化桿是與滑塊組成移動(dòng)副的桿件。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)是改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的機(jī)架演化而來，改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的機(jī)架可演化得到不同類型的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。將圖3-3-5中的曲柄AB作為機(jī)架，當(dāng)BC桿的長度大于AB桿長度時(shí)，就演化為圖3-3-5所示的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。該類型機(jī)構(gòu)中，曲柄和導(dǎo)桿都可以做周轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如果桿BC長度小于AB的長度，則演化為圖3-3-6所示的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，BC是主動(dòng)件，做整周回轉(zhuǎn)，AC是從動(dòng)件，只能做擺動(dòng)。將圖3-3-3中的連桿BC作為機(jī)架，機(jī)構(gòu)演化為圖3-3-7所示的搖塊機(jī)構(gòu)。自卸貨車翻斗機(jī)構(gòu)就采用了搖塊機(jī)構(gòu)。其中的液壓缸3繞鉸鏈C擺動(dòng)，即為搖塊，如圖3-3-8所示。若以滑塊為機(jī)架，則演化為圖3-3-9所示的移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（又稱定塊機(jī)構(gòu)或直動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)）。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化模塊三汽車常用機(jī)構(gòu)

平面連桿機(jī)構(gòu)

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的特性凸輪機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的特性1.能敘述平面四桿機(jī)構(gòu)的三種特性。2.能敘述急回特性。3.能識(shí)別壓力角與傳力角，并判斷對機(jī)構(gòu)傳力性能的影響。4.能識(shí)別死點(diǎn)位置并分析其在汽車上的應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)平面四桿機(jī)構(gòu)的特性一、急回特性引導(dǎo)問題：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄做勻速整周回轉(zhuǎn)時(shí)，搖桿做往復(fù)的擺動(dòng)，請同學(xué)們思考：往復(fù)擺動(dòng)的速度是否一樣？為何要如此設(shè)計(jì)？曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中主動(dòng)件曲柄做勻速回轉(zhuǎn)時(shí)，搖桿做變速的往復(fù)擺動(dòng)。在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，一般只用一個(gè)行程完成工作，稱為工作行程；另外一個(gè)行程不承受工作載荷，稱為空回行程。平面四桿機(jī)構(gòu)的特性圖3-4-1所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，設(shè)定曲柄AB為原動(dòng)件，搖桿CD為從動(dòng)件。在曲柄回轉(zhuǎn)一周的過程中，曲柄AB與連桿BC有兩次共線，這時(shí)搖桿CD分別處于左、右兩個(gè)極限位置C1D和C2D，擺角為ψ。當(dāng)搖桿處于兩極限位置時(shí)，曲柄在兩極限相應(yīng)位置時(shí)所夾的銳角θ稱為極位夾角。平面四桿機(jī)構(gòu)的特性機(jī)構(gòu)的急回特性常用行程速比系數(shù)K表示，即在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，有無急回特性取決于極位夾角θ，θ值越大，K值越大，急回特性越明顯。平面機(jī)構(gòu)應(yīng)用急回特性可以節(jié)省空間，提高生產(chǎn)率。平面四桿機(jī)構(gòu)的特性二、壓力角與傳動(dòng)角引導(dǎo)問題：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄做主動(dòng)件，搖桿做從動(dòng)件時(shí)，連桿與搖桿之間所夾銳角γ稱為傳動(dòng)角。實(shí)際應(yīng)用中，為了度量方便，通常以γ來判斷機(jī)構(gòu)的傳力性能。請思考在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的一個(gè)工作循環(huán)中，傳動(dòng)角最小值處于什么位置？在圖3-4-2所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)曲柄AB為原動(dòng)件，搖桿CD為從動(dòng)件。若忽略各構(gòu)件的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦，則曲軸通過連桿作用于搖桿上C點(diǎn)的力F沿BC方向，它與受力點(diǎn)C的絕對速度vC之間所夾的銳角稱為壓力角，用α表示。力F沿vC方向的分力Ft=Fcosα，是推動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的有效分力；而沿?fù)u桿軸心線方向的分力Fn=Fsinα，會(huì)增大運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和磨損，對傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不利，故稱為有害分力。平面四桿機(jī)構(gòu)的特性顯然壓力角α越小，有效分力Ft越大，F(xiàn)n越小，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能越好。連桿與搖桿之間所夾銳角γ稱為傳動(dòng)角，與壓力角互為余角。壓力角和傳動(dòng)角是反映機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能的重要標(biāo)志。壓力角越小，傳動(dòng)角越大，機(jī)構(gòu)的傳力效果越好。傳動(dòng)角γ越小則摩擦與磨損越大，傳動(dòng)效率越低，甚至可能使機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖現(xiàn)象。實(shí)際應(yīng)用中，為了度量方便，通常以γ來判斷機(jī)構(gòu)的傳力性能。平面四桿機(jī)構(gòu)的特性三、死點(diǎn)位置引導(dǎo)問題：在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如果搖桿CD為原動(dòng)件，曲柄AB為從動(dòng)件時(shí)，當(dāng)從動(dòng)件AB與連桿共線時(shí)，傳動(dòng)角為多少度？此時(shí)會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？如圖3-4-3所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若搖桿CD為原動(dòng)件，曲柄AB為從動(dòng)件，則當(dāng)搖桿CD處于兩極限位置時(shí)，從動(dòng)曲柄AB與連桿BC共線，主動(dòng)搖桿CD通過連桿BC傳給從動(dòng)曲柄AB的作用力通過曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心A。此時(shí)，曲柄的壓力角α=90°（曲軸通過連桿作用于搖桿上C點(diǎn)的力F沿BC方向，它與受力點(diǎn)C的絕對速度vC之間所夾的銳角稱為壓力角），傳動(dòng)角γ=0°（上述壓力角的余角），連桿作用于曲柄上的力對轉(zhuǎn)動(dòng)中心A點(diǎn)不產(chǎn)生力矩，無法推動(dòng)曲柄傳動(dòng)，所以曲柄不能轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)所處的這個(gè)位置，稱為死點(diǎn)位置。平面四桿機(jī)構(gòu)的特性當(dāng)機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí)，從動(dòng)件將出現(xiàn)不能轉(zhuǎn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)方向不確定的現(xiàn)象。為使機(jī)構(gòu)能通過死點(diǎn)位置繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，需對從動(dòng)曲軸施加外力或采用安裝飛輪以增大從動(dòng)件的慣性力，使機(jī)構(gòu)順利通過死點(diǎn)位置。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿組中在曲軸上安裝飛輪，以保證機(jī)構(gòu)順利通過死點(diǎn)位置。模塊三汽車常用機(jī)構(gòu)

平面連桿機(jī)構(gòu)

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的特性凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)1.能敘述凸輪機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn)。2.能敘述凸輪機(jī)構(gòu)的分類。3.能解釋凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)。4.通過探究活動(dòng)，能分析凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程。學(xué)習(xí)目標(biāo)凸輪機(jī)構(gòu)一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn)引導(dǎo)問題：分析圖3-5-1所示的氣門啟閉凸輪機(jī)構(gòu)，判斷凸輪機(jī)構(gòu)中一般哪個(gè)構(gòu)件是主動(dòng)件。圖3-5-1所示為內(nèi)燃機(jī)中用以控制氣門開閉的凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪1作等速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)凸輪的凸起部分與搖臂2接觸時(shí)，推動(dòng)搖臂繞搖臂軸做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，搖臂克服氣門彈簧3的作用力，迫使氣門桿向下移動(dòng)，氣門4打開。當(dāng)凸輪的凸起部分離開搖臂時(shí)，在氣門彈簧力的作用下，氣門桿向上移動(dòng)，氣門關(guān)閉。氣門開啟和關(guān)閉的時(shí)間長短，以及開閉速度的變化，取決于凸輪的輪廓曲線形狀。凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)從上例可知，凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)，如圖3-5-2所示。凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。凸輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)件一般為凸輪，凸輪通常作等速轉(zhuǎn)動(dòng)或往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件做往復(fù)擺動(dòng)或往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。凸輪機(jī)構(gòu)通過凸輪與從動(dòng)件的直接接觸，驅(qū)使從動(dòng)件獲得預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓線的形狀，能獲得較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，所以凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化機(jī)械、自動(dòng)控制裝置和儀表中。

凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計(jì)方便，可以高速起動(dòng)，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠；但凸輪與從動(dòng)件之間為點(diǎn)或線接觸，屬于高副機(jī)構(gòu)，接觸應(yīng)力大，容易磨損。因此，凸輪機(jī)構(gòu)一般用于傳遞動(dòng)力不大的場合。凸輪機(jī)構(gòu)二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類引導(dǎo)問題：凸輪機(jī)構(gòu)按凸輪的形狀可以分為幾類？能做往復(fù)直線移動(dòng)的凸輪是什么凸輪？1.按凸輪的形狀不同分類（1）盤形凸輪機(jī)構(gòu)盤形凸輪是一個(gè)繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并具有徑向廓線尺寸變化的盤形構(gòu)件，如圖3-5-2所示。它是凸輪的最基本形式、結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用廣泛，但從動(dòng)件的行程不能太大，否則將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大。凸輪機(jī)構(gòu)（2）移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)移動(dòng)凸輪可視為回轉(zhuǎn)中心趨近于無窮遠(yuǎn)的盤形凸輪，它相對機(jī)架做直線往復(fù)移動(dòng)，如圖3-5-3所示。凸輪機(jī)構(gòu)（3）圓柱凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪是一個(gè)在圓柱面上開有曲線凹槽或在圓柱端面上制出曲線輪廓的構(gòu)件，并繞其軸旋轉(zhuǎn)。它的從動(dòng)件可以獲得較大的行程。輪廓曲線位于柱體端部，并繞其軸線旋轉(zhuǎn)的凸輪稱為端面凸輪，如圖3-5-4所示。輪廓曲線位于柱體面上，并繞其軸線旋轉(zhuǎn)的凸輪稱為圓柱凸輪，如圖3-5-5所示。凸輪機(jī)構(gòu)2.按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分類（1）移動(dòng)從動(dòng)件從動(dòng)件在直線位置做往復(fù)移動(dòng)，如圖3-5-2、圖3-5-3和圖3-5-4所示，其對應(yīng)的凸輪機(jī)構(gòu)稱為移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。（2）擺動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件就是從動(dòng)件只做往復(fù)擺動(dòng)，如圖3-5-5和圖3-5-6所示，其對應(yīng)的凸輪機(jī)構(gòu)稱為擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)3.按從動(dòng)件端部的結(jié)構(gòu)形式分類（1）尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)尖頂從動(dòng)件結(jié)構(gòu)簡單，如圖3-5-2所示。它能與復(fù)雜的凸輪輪廓保持點(diǎn)或線接觸，因而從動(dòng)件可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因?yàn)榧忭斠啄p，故只適用于傳遞動(dòng)力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)中。（2）平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)平底從動(dòng)件受力方向始終與底面垂直，因此受力較平穩(wěn)，如圖3-5-6和圖3-5-7所示。在高速工作時(shí)，底面與凸輪之間較易形成油膜，從而減少摩擦、磨損，故在高速凸輪機(jī)構(gòu)中應(yīng)用較多。凸輪機(jī)構(gòu)（3）滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)如圖3-5-8所示，滾子從動(dòng)件的滾子與凸輪做滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力小，不易磨損，因此可用來傳遞較大的動(dòng)力。滾子從動(dòng)件的滾子與凸輪耐磨損，承載力大，是最常用的一種形式。凸輪機(jī)構(gòu)三、凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)與運(yùn)動(dòng)過程引導(dǎo)問題：凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓線的形狀，因而能獲得較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。那么凸輪輪廓需要設(shè)計(jì)哪些參數(shù)？在凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件的位移s隨時(shí)間t變化的規(guī)律，它是由凸輪輪廓曲線的形狀決定的。當(dāng)凸輪做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其轉(zhuǎn)角δ與時(shí)間t成正比（δ=ωt），所以，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也可以用從動(dòng)件位移s隨凸輪轉(zhuǎn)角δ而變換的規(guī)律來描述。通常將從動(dòng)件位移s隨凸輪轉(zhuǎn)角δ而變化的直角坐標(biāo)曲線，稱為從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)線圖，它可直觀反映從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。對心尖頂盤形凸輪的從動(dòng)件位移曲線圖，如圖3-5-9所示。凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的基本參數(shù)包括：（1）基圓以凸輪軸心O為圓心，以最小半徑r0為半徑，所做的圓稱為凸輪的基圓，r0為基圓半徑。（2）推程當(dāng)凸輪以逆時(shí)針轉(zhuǎn)過δ0時(shí)，凸輪輪廓AB段按一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律將從動(dòng)件頂尖由起始位置A點(diǎn)推到最遠(yuǎn)位置B＇，推桿由最低位置推到最高位置，這一運(yùn)動(dòng)過程稱為推程。而相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ0，稱為推程運(yùn)動(dòng)角。從動(dòng)件移動(dòng)的距離h稱為從動(dòng)件的升程。（3）遠(yuǎn)休當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過δ01時(shí)，對應(yīng)的凸輪輪廓為BC段圓弧，推桿處于最高位置而靜止不動(dòng)，這一運(yùn)動(dòng)過程稱為遠(yuǎn)休。而相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ01，稱為遠(yuǎn)休止角。凸輪機(jī)構(gòu)（4）回程當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過δ0＇時(shí)，推桿在重力或彈簧力作用下按一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律沿CD段回落到初始位置。這一運(yùn)動(dòng)過程稱為回程。而相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ0＇，稱為回程運(yùn)動(dòng)角。（5）近休當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過δ02時(shí)，因凸輪輪廓DA段為圓弧，推桿將處于最低位置不動(dòng)，這一運(yùn)動(dòng)過程稱為近休。而相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ02，稱為近休止角。當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件重復(fù)上述的升—?！怠５倪\(yùn)動(dòng)循環(huán)。模塊四汽車常用連接

螺紋連接

螺紋連接的預(yù)緊與防松鍵與花鍵螺紋連接1.能敘述螺紋的類型與特點(diǎn)。2.能識(shí)別螺紋的主要參數(shù)。3.能正確識(shí)讀標(biāo)記的螺紋，以及正確標(biāo)注螺紋參數(shù)。4.能正確選用螺紋連接類型。5.能舉例說明螺紋連接在汽車上的應(yīng)用情況。6.能分析總結(jié)螺紋連接的失效形式和原因。學(xué)習(xí)目標(biāo)螺紋連接一、螺紋的形成與類型引導(dǎo)問題：生活中各種螺紋都是根據(jù)螺旋線形成的原理加工而成的，那么螺旋線和螺紋究竟是如何形成的呢？螺紋都有哪些類型呢？1.螺紋的形成如圖4-1-1所示，將一直角三角形的底邊與一圓柱體底面圓周重合，繞在圓柱體上，則三角形的斜邊在圓柱體表面上形成螺旋線。再取一個(gè)通過圓柱軸線的牙型平面（如矩形、三角形、梯形），使其沿螺旋線移動(dòng)，則此牙型平面的空間軌跡即構(gòu)成螺紋。螺紋連接在圓柱體外表面形成的螺紋稱為外螺紋，在空心圓柱體的內(nèi)表面形成的螺紋稱為內(nèi)螺紋，其牙頂與牙底，如圖4-1-2所示。螺紋連接2.螺紋的類型1）根據(jù)螺紋的牙型，可分為三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋等，見表4-1-1，其特點(diǎn)和應(yīng)用見表4-1-2。螺紋連接螺紋連接2）根據(jù)螺旋線繞行方向，可分為左旋螺紋和右旋螺紋，如圖4-1-3所示。螺紋連接3）按照圓柱表面上螺旋線的數(shù)目，又可將螺紋分為單線螺紋和多線螺紋，如圖4-1-4所示。為制造方便，螺紋線數(shù)一般不超過4。單線螺紋自鎖性能好，常用于連接；多線螺紋傳動(dòng)效率較高，常用于傳動(dòng)。4）根據(jù)螺紋是分布在內(nèi)圓柱面上還是在外圓柱面上，可以將其分為圓柱內(nèi)螺紋和圓柱外螺紋，兩者共同組成螺旋副。一般內(nèi)螺紋的尺寸參數(shù)用大寫字母表示，外螺紋的尺寸參數(shù)用小寫字母表示。螺紋連接二、螺紋的主要參數(shù)引導(dǎo)問題：如果想要在五金店購買到需要的螺栓，我們就必須要了解螺紋的相關(guān)參數(shù)，那么螺紋的參數(shù)有哪些呢？1.牙型在通過螺紋軸線的剖面區(qū)域上，螺紋的輪廓形狀稱為牙型。圖4-1-5中所示為三角形牙型的內(nèi)、外螺紋。螺紋連接螺紋直徑有大徑（d、D）、中徑（d2、D2）和小徑（d1、D1）之分，如圖4-1-5所示。其中外螺紋大徑d和內(nèi)螺紋小徑D1也稱頂徑。螺紋的公稱直徑一般為大徑。①大徑（d、D）：螺紋的最大直徑，與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相重合的假想圓柱直徑。②小徑（d1、D1）：螺紋的最小直徑，與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相重合的假想圓柱直徑。③中徑（d2、D2）：螺紋的牙厚和牙間相等的假想圓柱直徑。2.直徑螺紋連接螺紋有單線和多線之分，沿一條螺旋線所形成的螺紋稱單線螺紋；沿兩條螺旋線所形成的螺紋稱多線螺紋。圖4-1-5所示為單線螺紋。3.線數(shù)（n）4.螺距（P）與導(dǎo)程（Ph）螺距是指相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。導(dǎo)程是指在同一條螺旋線上，相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)的軸向距離，如圖4-1-6所示。螺距、導(dǎo)程、線數(shù)三者之間的關(guān)系式：單線螺紋的導(dǎo)程等于螺距，即Ph=P；多線螺紋的導(dǎo)程等于線數(shù)乘以螺距，即Ph=nP。螺紋連接螺紋有右旋與左旋兩種。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)旋入的螺紋，稱右旋螺紋；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)旋入的螺紋，稱左旋螺紋。將外螺紋垂直放置，螺紋的可見部分是右高左低時(shí)為右旋螺紋，左高右低時(shí)為左旋螺紋。工程上常用右旋螺紋。螺紋的牙型、大徑、螺距、線數(shù)和旋向稱為螺紋五要素，只有五要素相同的內(nèi)、外螺紋才能互相旋合。5.旋向螺紋連接三、螺紋的標(biāo)注1.普通螺紋的標(biāo)記完整的普通螺紋標(biāo)記由螺紋特征代號(hào)、尺寸代號(hào)、公差帶代號(hào)及其他有必要做進(jìn)一步說明的個(gè)別信息組成。普通螺紋的標(biāo)注如下所示：國標(biāo)規(guī)定：1）粗牙螺紋不標(biāo)注螺距。2）單線螺紋的尺寸代號(hào)為“公稱直徑×螺距”，公稱直徑和螺距數(shù)值的單位為mm。對于粗牙螺紋，可以省略標(biāo)注其螺距