汽車機械基礎(chǔ)

1、緒論,緒論,汽車機械基礎(chǔ),緒論,引入:機械的產(chǎn)生,機械是人類祖先在長期的生活和生產(chǎn)勞動探索中逐漸產(chǎn)生的. 機械是人類的生產(chǎn)勞動工具，是人類社會生產(chǎn)力發(fā)展的重要標(biāo)志，是人類文明的產(chǎn)物. 最古老的機械形式：杠桿、連機礁、水車、風(fēng)車、手工紡織機等.,緒論,引入:機械的發(fā)展簡況,十八世紀(jì)蒸汽機的發(fā)明促進了歐洲機械工業(yè)的發(fā)展，原動機的出現(xiàn)標(biāo)志著機械工業(yè)的質(zhì)的飛躍； 各門力學(xué)學(xué)科的發(fā)展為機械的設(shè)計制作奠定了科學(xué)基礎(chǔ)，使機械工業(yè)迅猛發(fā)展； 汽車是機械設(shè)備中的典型代表； 機械設(shè)備的其它典型例子： 加工機床、機械手、機器人、日用機械設(shè)備等。,緒論,機械的典型例子：汽車,緒論,機械的典型例子：飛機,緒論,機械的典

2、型例子：高空作業(yè)車,緒論,機械的典型例子：龍門起重機,緒論,機械典型例子：數(shù)控加工中心,緒論,機械的典型例子：壓路機,緒論,機械的典型例子：工程機械,緒論,機械的作用,機械的重要意義：減輕人類的體力和腦力勞動、提高勞動生產(chǎn)率。,緒論,本章的教學(xué)目標(biāo)：,1）了解本課程研究對象，認(rèn)識機器的組成，掌握機器、機構(gòu)、構(gòu)件、零件的基本概念及正確識別； 2) 初步了解本課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，及在專業(yè)人才培養(yǎng)中的地位及作用，從而明確本課程學(xué)習(xí)目標(biāo)； 3) 對平面機構(gòu)的組成有所認(rèn)識，對由一般平面機構(gòu)組成的機械系統(tǒng)，能繪制出機構(gòu)運動簡圖,計算其自由度，并判斷其是否有確定的運動。 4) 了解機械設(shè)計的基本要求和方法。,緒論

3、,緒論,緒論,第一節(jié) 本課程研究的對象、學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容 第二節(jié) 平面機構(gòu)的運動簡圖 第三節(jié) 汽車機械設(shè)計的基本要求和方法,教學(xué)內(nèi)容:,緒論,汽車機械基礎(chǔ)研究對象. 機械基礎(chǔ)基本概念. 該課程的性質(zhì)、內(nèi)容、任務(wù)和學(xué)習(xí)方法.,第一節(jié) 本課程研究的對象、學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容,緒論,一、本課程研究對象 本課程的研究對象是汽車機械 汽車屬于機械范疇，汽車工業(yè)是機械工業(yè)的一個重要分支. 我國早在九五規(guī)劃中已把汽車工業(yè)作為支柱產(chǎn)業(yè)，近年來國內(nèi)汽車行業(yè)呈現(xiàn)出強勁的發(fā)展勢頭，已成為新的經(jīng)濟增長點.,第一節(jié) 本課程研究對象和內(nèi)容,緒論,汽車機械基礎(chǔ)在汽車工程技術(shù)中的地位和作用.,該課程研究機械中的共性問題，是汽車機械工

4、程的技術(shù)基礎(chǔ)課，應(yīng)用廣泛. 汽車是一個機械系統(tǒng),其傳動原理及各零部件設(shè)計運用與維護,都屬機械基礎(chǔ)理論技術(shù).,一、本課程研究對象,緒論,典型轎車構(gòu)造圖,緒論,(一)汽車的結(jié)構(gòu)組成（三大部分）,發(fā)動機：內(nèi)燃機（動力、原動部分） 底盤：傳動系、轉(zhuǎn)向系、制動系、 行駛系（傳動、控制部分） 車身:（工作部分）,緒論,汽車結(jié)構(gòu)組成,緒論,1. 發(fā)動機,發(fā)動機是汽車的動力裝置。其作用是使燃料燃燒產(chǎn)生動力，然后通過底盤的傳動系驅(qū)動車輪使汽車行駛。 發(fā)動機主要有汽油機和柴油機兩種。 汽油發(fā)動機由曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)和燃料供給系、冷卻系、潤滑系、點火系、起動系組成。 柴油發(fā)動機的點火方式為壓燃式，所以無點火系。

5、,緒論,緒論,單缸內(nèi)燃機構(gòu)造,緒論,2.底盤的構(gòu)造和作用,底盤作用是支承、安裝汽車發(fā)動機及其各部件、總成，形成汽車的整體造型，并接受發(fā)動機的動力，使汽車產(chǎn)生運動，保證正常行駛。 底盤由傳動系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動系四部分組成。,緒論,汽車底盤,緒論,3.車身,車身安裝在底盤的車架上，用以駕駛員、旅客乘坐或裝載貨物。 轎車、客車的車身一般是整體結(jié)構(gòu)。 貨車車身一般是由駕駛室和貨箱兩部分組成。,緒論,4.電器和電子控制部分,電氣設(shè)備由電源和用電設(shè)備兩大部組成。 電源包括蓄電池和發(fā)電機。 用電設(shè)備包括發(fā)動機的起動系、汽油機的點火系和其它用電裝置。 電子控制部分主要包括傳感器、ECU和控制電路等組成。

6、,緒論,由以上分析可看出：,汽車是一個復(fù)雜的機械系統(tǒng) 汽車是現(xiàn)代機械的典型代表，具有機械的普遍特征 現(xiàn)代機械的三大部分： 原動機傳動機+反饋控制工作機 （以上各部分的作用見課本P3 ）,緒論,原動機部分：,將其它能量變換為機械能，是驅(qū)動整部機器的動力源。,工作機部分：,其功能是利用機械能去變換或傳遞能量、物料、信號。,傳動部分：,把原動機的運動和動力轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鞑糠诌\動和動力。,機器組成,(二)機械基礎(chǔ)基本概念.,緒論,圖2 內(nèi)燃機,齒輪9、齒輪10組成的齒輪機構(gòu)；,由曲軸6、連桿5、活塞2組成的曲柄滑塊機構(gòu)；,由凸輪7、從動3組成的凸輪機構(gòu)等,緒論,機器的三個特征：,1）由多個構(gòu)件組成； 2）

7、各構(gòu)件間具有確定的相對運動； 3）能夠完成有效的機械功或變換機械能。 機構(gòu)：具有機器的前兩個特征 機械：機器和機構(gòu)的總稱,緒論,機器是執(zhí)行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料與信息，以代替或減輕人的勞動。 三大特征： 1）由多構(gòu)件組成； 2）各構(gòu)件間有確定的相對運動； 3）能做功或進行能量轉(zhuǎn)換。 機械：是機器與機構(gòu)的總稱。,機器的定義,緒論,機構(gòu)：具有機器前兩個特征的多構(gòu)件組合 體；或由多構(gòu)件組成且各構(gòu)件間有 確定的相對運動.如: 腳踏自行車、 腳踏縫紉機、 發(fā)動機中的曲柄滑塊機構(gòu). 構(gòu)件：機器中運動的基本單元；如: 發(fā)動機的連桿 圖 零件：機器中最小的制造單元；如：螺釘 圖 部件：一套協(xié)

8、同工作且完成共同任務(wù)的零 件組合。如:軸承,機器組成部件,緒論,機器組成部件,緒論,緒論,通用零件： 在各種機器中經(jīng)常使用的零件。 如：螺栓、螺母 專用零件： 僅在特定類型機器中使用的零件，如：活塞，曲軸。,零件分類,緒論,二.本課程性質(zhì)、內(nèi)容、任務(wù)和學(xué)習(xí)方法,(一)課程的性質(zhì)：專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課 (二)課程的內(nèi)容 (三)學(xué)習(xí)目的及要求 (四)學(xué)習(xí)方法,緒論,1、力學(xué)分析 靜力分析講述構(gòu)件所受力系的簡化和平衡規(guī)律. 承載能力分析講述構(gòu)件在外力作用下變形、失效的一般規(guī)律. 2、軸系零部件 3、常用傳動機構(gòu) 本學(xué)期講述第一部分力學(xué)分析,(二)本課程研究內(nèi)容,緒論,1、掌握汽車構(gòu)件的受力分析及承載能力分

9、析方法. 2、掌握汽車機械中的常用機構(gòu)、通用零部件的工作原理、類型、特點、選用及設(shè)計計算方法. 3、具有初步設(shè)計機械傳動和簡單機械的能力. 4、了解使用、維護和管理機械設(shè)備的一些基礎(chǔ)知識. 5、為后繼課程的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ).,(三)學(xué)習(xí)目的及要求,緒論,抓好基本學(xué)習(xí)環(huán)節(jié) 綜合運用知識 知識技能的實際應(yīng)用 總結(jié)歸納 學(xué)會創(chuàng)新,(四)本課程學(xué)習(xí)方法,緒論,第二節(jié) 平面機構(gòu)的運動簡圖,一 .機構(gòu)的組成與分類,二、平面機構(gòu)的運動簡圖,三、平面機構(gòu)具有確定運動的條件,緒論,一、機構(gòu)的組成,機構(gòu)能實現(xiàn)預(yù)期的機械運動的、各構(gòu)件的基 本組合體稱為機構(gòu)。 機構(gòu)僅能實現(xiàn)預(yù)期的機械運動，最簡單的機器只有一個機構(gòu)。 機構(gòu)由

10、構(gòu)件組成，由一或幾個零件組成構(gòu)件； 構(gòu)件運動的單元體； 零件制造的單元體；,1.構(gòu)件和零件：(復(fù)習(xí)),緒論,1.構(gòu)件和零件：,緒論,機車車輪聯(lián)動機構(gòu),單缸內(nèi)燃機,緒論,平面機構(gòu)：所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動的機構(gòu)（常見）； 空間機構(gòu)：機構(gòu)中至少有兩個構(gòu)件能在三維空間中運動的機構(gòu)稱為空間機構(gòu)。,機構(gòu)的分類：,一、機構(gòu)的組成,緒論,2運動副及其分類,運動副機構(gòu)中，兩構(gòu)件間直接接觸而又相對運動的可動聯(lián)接。 機構(gòu)是由構(gòu)件通過運動副聯(lián)接而組成的構(gòu)件系統(tǒng)。 運動副中兩構(gòu)件間接觸形式：點、線、面（運動副元素） 根據(jù)組成運動副兩構(gòu)件之間的接觸特性，運動副可分為低副和高副。,一、機構(gòu)的組成,緒論,

11、運動副的分類：,低副兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的運動副稱為。 根據(jù)低副兩構(gòu)件間的相對運動形式：,轉(zhuǎn)動副（兩構(gòu)件間只可相對轉(zhuǎn)動）,移動副（兩構(gòu)件間只可相對移動）,低副,緒論,平面運動副及其符號,圖0-4 平面運動副及其符號 a）轉(zhuǎn)動副 b）移動副 c）高副（點接觸）d）高副（面接觸）,緒論,運動副的分類：,高副兩構(gòu)件通過點或線接觸組成的運動副稱為高副。,緒論,運動副的分類：,空間運動副運動副中兩構(gòu)件作空間運動。,球面副,緒論,空間運動副：,螺旋副,緒論,圖0-5 空間運動副及其符號 a）球面副 b）球銷副 c）螺旋副,緒論,二平面機構(gòu)運動簡圖,機構(gòu)運動簡圖用簡單的線條和符號表示機構(gòu)各構(gòu)件之間相對運動

12、關(guān)系的圖形； 畫機構(gòu)運動簡圖的目的意義： 在研究機構(gòu)運動時，通過機構(gòu)運動簡圖，可以忽略構(gòu)件復(fù)雜外形及具體構(gòu)造，僅用簡單的符號和線條表示出與運動有關(guān)的因素，反映與機構(gòu)的運動特征，便于分析運動的關(guān)系和動力傳遞的路線等。,緒論,關(guān)于機構(gòu)運動簡圖：,與機構(gòu)運動有關(guān)的因素： 構(gòu)件數(shù)目、運動副性質(zhì)、數(shù)目、相對位置等因素有關(guān)； 與機構(gòu)運動無關(guān)的因素：構(gòu)件的外形。 常用的運動副代表符號見表0-1。,緒論,緒論,緒論,緒論,繪制機構(gòu)運動簡圖的步驟 ：,緒論,例1 繪制內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖：,緒論,內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖,緒論,鄂式破碎機機構(gòu)運動簡圖繪制：,緒論,偏心輪機構(gòu)運動簡圖繪制：,緒論,三 平面機構(gòu)具有確定

13、運動的條件,、自由度與約束 自由度構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運動。 一個作空間運動的構(gòu)件具有六個自由度； 一個作平面運動的自由構(gòu)件具有三個自由度。 約束對構(gòu)件獨立運動的限制。,六個自由度,緒論,六個自由度,緒論,自由度與約束：,在平面機構(gòu)中： 每個平面低副(轉(zhuǎn)動副、移動副等) ： 引入2個約束，使構(gòu)件失去兩個自由度，保留1個自由度； 而每個平面高副(齒輪副、凸輪副等) ：引入1個約束，使構(gòu)件失去一個自由度，保留2個自由度；,緒論,平面機構(gòu)自由度的計算,設(shè)：平面機構(gòu)有n個活動構(gòu)件，聯(lián)接前，活動構(gòu)件自由度總數(shù)為3n； 用運動副將活動構(gòu)件與機架聯(lián)接組成機構(gòu)后，活動構(gòu)件具有的自由度受到約束； 若機構(gòu)中有PL個

14、低副 、PH個高副，減少的自由度總數(shù)應(yīng)為2 PL+ PH； 機構(gòu)相對于固定構(gòu)件的自由度數(shù)應(yīng)為： 活動構(gòu)件自由度數(shù)-引入運動副減少自由度數(shù)1、機構(gòu)的自由度計算公式：F=3n-2PL-PH,緒論,機構(gòu)的自由度計算中特殊情況,（1）復(fù)合鉸鏈兩個以上構(gòu)件組成兩個或更多個共軸線的轉(zhuǎn)動副。,緒論,有k個構(gòu)件在同一處構(gòu)成的復(fù)合鉸鏈時，就構(gòu)成k-1個共線轉(zhuǎn)動副；計算機構(gòu)自由度時，應(yīng)注意是否有復(fù)合鉸鏈。,機構(gòu)的自由度計算中特殊情況,緒論,（2）局部自由度機構(gòu)中不影響其輸出與輸入運動關(guān)系的個別構(gòu)件的獨立運動自由度； 在計算機構(gòu)自由度時，局部自由度可預(yù)先排除。,機構(gòu)的自由度計算中特殊情況,緒論,例：凸輪機構(gòu)中，為減

15、少高副接觸處磨損，在從動件2上安裝一個滾子3； 滾子的轉(zhuǎn)動與否不影響凸輪與從動件間的相對運動，因此滾子繞其自身軸線的轉(zhuǎn)動為機構(gòu)的局部自由度； 在計算機構(gòu)的自由度時應(yīng)預(yù)先將轉(zhuǎn)動副C和構(gòu)件3除去不計，設(shè)想將滾子3與從動件2作為一個構(gòu)件來考慮； 此時該機構(gòu)中，n=2，PL=2，PHl。其機構(gòu)自由度為：F=3n-2 PL-PH=32-22-1=1 此凸輪機構(gòu)只有一個自由度，符合實際。,機構(gòu)的自由度計算中特殊情況,緒論,（3）虛約束在機構(gòu)中與其他約束重復(fù)而不起限制運動作用的約束； 在計算機構(gòu)自由度時，應(yīng)當(dāng)除去虛約束不計。,機構(gòu)的自由度計算中特殊情況,緒論,緒論,虛約束的常見情況（表0-2）：,(1)軌跡

16、重合的虛約束（上例機車輪）； (2) 多個移動方向一致的移動副; (3)導(dǎo)路互相平行多個移動副； (4)多個軸線重合轉(zhuǎn)動副； (5)機構(gòu)中對運動不起限制作用的對稱部分； 虛約束對機構(gòu)運動雖然不起作用，但可以增加構(gòu)件的剛性，使傳力能力增加，常出現(xiàn)。 另外虛約束對制造、裝配精度要求很高。,緒論,虛約束：,緒論,平面機構(gòu)具有確定運動的條件,機構(gòu)的自由度必須大于零，才能保證除機架之外的其它構(gòu)件能夠運動； 機構(gòu)的自由度等于零，所有構(gòu)件就不能運動了，因此也就構(gòu)不成機構(gòu)了； 通常我們用具有一個獨立運動的構(gòu)件作原動件，因此，構(gòu)件系統(tǒng)成為機構(gòu)的充分必要條件為： 構(gòu)件系統(tǒng)的自由度必須大于零，且原動件的數(shù)目必須等于自由度數(shù)。,緒論,五桿機構(gòu)：從動件運動不確定，不成為機構(gòu)。,緒論,三桿機構(gòu)：(只能算是一個構(gòu)件)構(gòu)件系統(tǒng)不能運動，不成為機構(gòu)。,緒論,四桿機構(gòu)：,構(gòu)件系統(tǒng)能否成為機構(gòu)，與自由度有關(guān)。,緒論,1、功能性要求； 2、安全可靠性要求； 3、經(jīng)濟性要求； 4、勞動保護要求； 5、其他特殊要求。,機械設(shè)計簡介設(shè)計要求,第三節(jié) 機械設(shè)計基本要求和方法,緒論,1、提出和制定產(chǎn)品設(shè)計書； 2、總體方案設(shè)計； 3、技術(shù)設(shè)計； 4、樣機的試制、鑒定； 5、產(chǎn)品正式投產(chǎn)。,