4-1汽车机械基础解析

1、作者：孙宏侠作者：孙宏侠1234项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用 构件之间全部由低副连接而成的机构称为平面连杆机构，由四个构件之间全部由低副连接而成的机构称为平面连杆机构，由四个构件组成的平面四杆机构是平面连杆机构的最常见的形式。平面四杆构件组成的平面四杆机构是平面连杆机构的最常见的形式。平面四杆机构在汽车上的应用很多，如发动机的曲柄连杆机构、雨刮机构、汽机构在汽车上的应用很多，如发动机的曲柄连杆机构、雨刮机构、汽车转向机构等。车转向机构等。图图411汽车机械转向系统示意图汽车机械转向系统示意图项目四项目四 汽车常

2、用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用 本任务的主要学习目的如下：本任务的主要学习目的如下：1熟悉铰链四杆机构的基本类型熟悉铰链四杆机构的基本类型及运动特点。及运动特点。2掌握铰链四杆机构、曲柄滑块掌握铰链四杆机构、曲柄滑块机构的基本特性。机构的基本特性。3能认识汽车上的平面四杆机构能认识汽车上的平面四杆机构并辨别其类型。并辨别其类型。一、铰链四杆机构一、铰链四杆机构1铰链四杆机构的组成铰链四杆机构的组成 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用构件间用四个转动副相连的

3、平面四杆机构，简称为铰链四杆机构。构件间用四个转动副相连的平面四杆机构，简称为铰链四杆机构。固定不动的杆称为固定不动的杆称为机架机架；以转动副与机架相连的杆称为以转动副与机架相连的杆称为连杆架连杆架；不与机架相连的杆称为不与机架相连的杆称为连杆连杆。用转动副与机架相连并能绕该转动副旋转整圈的连杆架称为用转动副与机架相连并能绕该转动副旋转整圈的连杆架称为曲柄曲柄；用转动副与机架相连但不能绕该转动副旋转整圈的连杆架称为用转动副与机架相连但不能绕该转动副旋转整圈的连杆架称为摇杆摇杆。 图412 铰链四杆机构一、铰链四杆机构一、铰链四杆机构2.铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构的基本类型 铰链四杆机构

4、根据两连架杆是否是曲柄，分为三种基本形式：铰链四杆机构根据两连架杆是否是曲柄，分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用曲柄摇杆机构：曲柄摇杆机构：具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构。曲柄和具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构。曲柄和摇杆都可以用来做主动件，另一个为从动件摇杆都可以用来做主动件，另一个为从动件 。 汽车前窗刮雨器汽车前窗刮雨器 一、铰链四杆机构一、铰链四杆机构2.铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构的基本类型 项目

5、四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用双曲柄机构双曲柄机构具有两个曲柄的铰链四杆机构。若主动曲柄为等速转动，从具有两个曲柄的铰链四杆机构。若主动曲柄为等速转动，从动曲柄一般为变速转动，如惯性筛机构动曲柄一般为变速转动，如惯性筛机构当连杆与机架的长度相等，两个曲柄长度相等且转向相同时，当连杆与机架的长度相等，两个曲柄长度相等且转向相同时，称为正平行四边形机构。两个曲柄的角速度相等称为正平行四边形机构。两个曲柄的角速度相等 。若连杆与机架长度相等，两个曲柄长度相等，但转向相反，若连杆与机架长度相等，两个曲柄长度相等，但转向相反，

6、称为逆平行四边行机构。两曲柄等角速度不等称为逆平行四边行机构。两曲柄等角速度不等 。一、铰链四杆机构一、铰链四杆机构2.铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构的基本类型 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用双曲柄机构双曲柄机构惯性筛机构及简图惯性筛机构及简图 摄影车的升降机构摄影车的升降机构 正平行四边形机构正平行四边形机构动画演示动画演示逆平行四边行机构逆平行四边行机构 车门开启机构车门开启机构 一、铰链四杆机构一、铰链四杆机构2.铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构的基本类型 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分

7、析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用双摇杆机构：具有两个摇杆的铰链四杆机构双摇杆机构：具有两个摇杆的铰链四杆机构 汽车前轮机械转向机构及简图汽车前轮机械转向机构及简图 动画演示动画演示二、铰链四杆机构的基本特性二、铰链四杆机构的基本特性1.曲柄存在的条件曲柄存在的条件 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用条件一：最长杆和最短杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和。条件一：最长杆和最短杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和。 条件二：连架杆和机架中必有一个为最短杆条件二：连架杆和机架中必有

8、一个为最短杆。图413 曲柄摇杆机构（1）铰链四杆机构曲柄存在的条件）铰链四杆机构曲柄存在的条件（2）铰链四杆机构基本类型的判别准则）铰链四杆机构基本类型的判别准则若最短杆为机架时，该机构是双曲柄若最短杆为机架时，该机构是双曲柄机构；机构；若最短杆的相邻杆为机架时，该机构若最短杆的相邻杆为机架时，该机构是曲柄摇杆机构；是曲柄摇杆机构；若最短杆的相对杆为机架时，该机构若最短杆的相对杆为机架时，该机构是双摇杆机构是双摇杆机构。二、铰链四杆机构的基本特性二、铰链四杆机构的基本特性2.急回运动特性急回运动特性 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四

9、杆机构在汽车中的应用当曲柄等速转动时，摇杆来回摆动的速度不同，返回时速度较大，这种当曲柄等速转动时，摇杆来回摆动的速度不同，返回时速度较大，这种性质，称为机构的急回特性，通常用急回特性系数性质，称为机构的急回特性，通常用急回特性系数 来表示急回特性。来表示急回特性。图413 曲柄摇杆机构极位夹角，即摇杆位于两极限位置时，极位夹角，即摇杆位于两极限位置时，曲柄所夹的锐角。曲柄所夹的锐角。 二、铰链四杆机构的基本特性二、铰链四杆机构的基本特性3传力特性传力特性 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用压力角：在不计摩擦力、惯性

10、力和杆件的重力时，从动件上压力角：在不计摩擦力、惯性力和杆件的重力时，从动件上受力点的速度方向与所受作用力方向之间所夹的锐角，称为受力点的速度方向与所受作用力方向之间所夹的锐角，称为机构的压力角，用机构的压力角，用 表示；表示；传动角：压力角的余角传动角：压力角的余角 ，用，用 表示。表示。 图图415压力角和传动角压力角和传动角 二、铰链四杆机构的基本特性二、铰链四杆机构的基本特性3传力特性传力特性 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用压力角：在不计摩擦力、惯性力压力角：在不计摩擦力、惯性力和杆件的重力时，从动件上受

11、力点和杆件的重力时，从动件上受力点的速度方向与所受作用力方向之间的速度方向与所受作用力方向之间所夹的锐角，称为机构的压力角，所夹的锐角，称为机构的压力角，用用 表示；表示；传动角：压力角的余角传动角：压力角的余角 ，用，用 表表示。示。 越小或者越小或者 越大，有效分力越大，越大，有效分力越大，对机构传动越有利。对机构传动越有利。 图图415压力角和传动角压力角和传动角 二、铰链四杆机构的基本特性二、铰链四杆机构的基本特性3传力特性传力特性 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用压力角：在不计摩擦力、惯性力压力角：在不计

12、摩擦力、惯性力和杆件的重力时，从动件上受力点和杆件的重力时，从动件上受力点的速度方向与所受作用力方向之间的速度方向与所受作用力方向之间所夹的锐角，称为机构的压力角，所夹的锐角，称为机构的压力角，用用 表示；表示；传动角：压力角的余角传动角：压力角的余角 ，用，用 表表示。示。 越小或者越小或者 越大，有效分力越大，越大，有效分力越大，对机构传动越有利。对机构传动越有利。 图图415压力角和传动角压力角和传动角 为保证机构的传力性能良好，设计时须限定最小传动角为保证机构的传力性能良好，设计时须限定最小传动角 min或最大压力角或最大压力角 max。通常取。通常取 min 4050。二、铰链四杆机

13、构的基本特性二、铰链四杆机构的基本特性3传力特性传力特性 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用死点位置：当摇杆死点位置：当摇杆CD为主动件，为主动件，在曲柄与连杆共线的位置出现传动在曲柄与连杆共线的位置出现传动角等于角等于0的状况（图的状况（图416中中的的AB2C2位置），这时无论连杆位置），这时无论连杆BC对曲柄对曲柄AB的作用力有多大，都的作用力有多大，都不能使不能使AB转动，机构的这种位置转动，机构的这种位置称为死点位置。称为死点位置。 工程上使机构渡过死点位置的方法：工程上使机构渡过死点位置的方法：借用飞轮使

14、机构渡过死点借用飞轮使机构渡过死点 利用机构错位排列的方法渡过死点利用机构错位排列的方法渡过死点 图416曲柄摇杆机构的死点位置二、铰链四杆机构的基本特性二、铰链四杆机构的基本特性3传力特性传力特性 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用工程上使机构渡过死点位置的方法：工程上使机构渡过死点位置的方法：借用飞轮使机构渡过死点借用飞轮使机构渡过死点 利用机构错位排列的方法渡过死点利用机构错位排列的方法渡过死点 （a）利用飞轮渡过死点）利用飞轮渡过死点 （b） 利用机构错位排列的方法利用机构错位排列的方法图图417 机构渡过死

15、点的方法机构渡过死点的方法二、铰链四杆机构的基本特性二、铰链四杆机构的基本特性3传力特性传力特性 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用死点位置的应用死点位置的应用 （a）利用死点位置夹紧工件 （b） 飞机起落架收放机构图418死点位置的应用三、曲柄滑块机构三、曲柄滑块机构1曲柄滑块机构的特性曲柄滑块机构的特性若曲柄若曲柄AB为主动件并做连续整周回转，通过连杆为主动件并做连续整周回转，通过连杆BC可以可以带动滑块带动滑块C做往复直线运动，滑块做往复直线运动，滑块C移动的距离移动的距离H等于曲柄长等于曲柄长度的两倍。度的两

16、倍。 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用图419 曲柄滑块机构及简图三、曲柄滑块机构三、曲柄滑块机构1曲柄滑块机构的特性曲柄滑块机构的特性若曲柄若曲柄AB为主动件，曲柄滑块机构的最小传动角出现在曲为主动件，曲柄滑块机构的最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置。柄与机架垂直的位置。若取滑块若取滑块C为主动件，当滑块做往复直线运动时，通过连杆为主动件，当滑块做往复直线运动时，通过连杆BC可以带动曲柄可以带动曲柄AB做整周回转，但存在从动件曲柄与连杆做整周回转，但存在从动件曲柄与连杆共线的两个死点位置，需要采取相应的措施。共

17、线的两个死点位置，需要采取相应的措施。 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用 图4110曲柄滑块机构的最小传动角 图4111曲柄滑块机构的死点位置 三、曲柄滑块机构三、曲柄滑块机构2曲柄滑块机构在汽车中的应用曲柄滑块机构在汽车中的应用 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用 图 4112 内燃机中的曲柄滑块机构 图4113偏心轮机构 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用

18、1准备相应台数的汽车活塞连杆组、汽车转向机构准备相应台数的汽车活塞连杆组、汽车转向机构 。2准备相应套数的常规拆装工具。准备相应套数的常规拆装工具。 3在教学现场准备一套多媒体教学设备和相关学习、参考在教学现场准备一套多媒体教学设备和相关学习、参考资料。资料。 1分析汽车活塞连杆组的结构及运动特点，画出曲柄连杆分析汽车活塞连杆组的结构及运动特点，画出曲柄连杆机构的运动简图，并分析曲柄和活塞之间的运动关系；机构的运动简图，并分析曲柄和活塞之间的运动关系；指出该机构的死点位置，说明机构通过死点位置的方法。指出该机构的死点位置，说明机构通过死点位置的方法。 项目四项目四 汽车常用机构分析汽车常用机构分析任务一任务一 铰链四杆机构在汽车中的应用铰链四杆机构在汽车中的应用2分析汽车转向机构的结构及运动特点，画出转向机构分析汽车转向机构的结构及运动特点，画出转向机构的运动简图，的运