《汽车机械基础》课件-汽车前轮转向机构分析

汽车机械基础学习单元三汽车常用机构添加你的文本添加你的文本添加你的文本添加你的文本学习任务一学习任务二单缸内燃机机构运动简图的绘制汽车前轮转向机构分析添加你的文本添加你的文本学习任务三汽车发动机配气机构分析驻车制动锁止机构分析学习任务四学习任务二汽车前轮转向机构分析任务描述：发动机中的活塞、连杆、曲轴等组成了平面连杆机构，转向机构采用了铰链四杆机构，结合平面连杆机构的相关知识对转向机构进行分析。学习目标STARTTENENDAB能叙述铰链四杆机构的概念能叙述铰链四杆机构的基本类型及性质C会分析汽车常见四杆机构的运动平面连杆机构是由若干构件以低副（转动副和移动副）连接而成的机构，也称平面低副机构。其主要优点是：（1）容易实现常见的转动、移动及其转换，所以获得广泛的应用；（2）由于运动副全部为低副，是面接触，压强小，磨损轻，机构的寿命较长；（3）低副接触表面形状简单，是平面或者圆柱面，易于加工，成本较低。它的主要缺点是低副中存在的间隙使机构的运动误差不可避免，使其运动精度降低。此外，它不容易实现复杂的运动规律，所以只应用于运动精度要求不高、运动规律不复杂的场合。平面连杆机构通常以其所含的构（杆）件数来命名，如四杆机构、五杆机构、六杆机构等。最常见的平面连杆机构是平面四杆机构。当四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构中最基本的形式。相关知识1铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构是将四个构件用四个转动副组成的机构。铰链四杆机构有三种类型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。机构的组成若连架杆能绕机架整周转动则称为曲柄若连架杆只能绕机架小于360°转动则称为摇杆与机架相联的构件则称为连架杆不与机架直接连接的构件则称为连杆曲柄摇杆机构：两个连架杆中一个是曲柄（AB），一个是摇杆(CD)。类型一之曲柄摇杆机构作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动曲柄为主动遥杆为主动双曲柄机构：两个连架杆都为曲柄惯性筛类型二之双曲柄机构作用：将等速回转转变为等速或变速回转特例：平行四边形机构特征：两连架杆等长且平行，连杆作平动实例：火车轮、摄影平台、播种机构、天平耕地料斗DCAB特例：反平行四边形机构特征：两连架杆等长但不平行实例：车门启闭结构类型三之双摇杆机构双摇杆机构：两个连架杆都为摇杆铸造翻箱机构2铰链四杆机构类型的判别铰链四杆机构有曲柄存在的条件是：（1）最短杆与最长杆的长度之和≤其余两杆长度之和；（2）在机架和连架杆当中必有一杆是最短杆。铰链四杆机构类型的判别ABCDl1l2l3l4此时，铰链A为整转副。若取BC为机架，则结论相同，可知铰链B也是整转副。可知：当满足杆长条件时，其最短杆参与构成的转动副都是整转副。铰链四杆机构类型的判别一、铰链四杆机构有曲柄存在的条件是：（1）最短杆与最长杆的长度之和≤其余两杆长度之和；（2）在机架和连架杆当中必有一杆是最短杆。①如果最短杆为连架杆，该机构一定是曲柄摇杆机构②如果最短杆为机架，该机构一定是双曲柄机构铰链四杆机构类型的判别二、（1）最短杆与最长杆的长度之和≤其余两杆长度之和；（2）最短杆为连杆，该机构一定是双摇杆机构。铰链四杆机构类型的判别三、（2）最短杆与最长杆的长度之和＞其余两杆长度之和时，机构无曲柄存在，此时机构为双摇杆机构。如下图所示的铰链四杆机构中，现分别以AB、BC、CD和AD各杆为机架时，试判别其各属何种机构。例题解：（1）分析：最短杆与最长杆长度之和＝50＋20＝70<其余两杆长度之和＝30＋45＝75。最短杆为AD。（2）以AB或CD为机架，则最短杆AD为连架杆，机构为曲柄摇杆机构；以BC为机架，则最短杆AD为连杆，机构为双摇杆机构；以最短杆AD为机架，机构为双曲柄机构。例题例题3铰链四杆机构的演化形式在实际的机械机构中，通过将铰链四杆机构的转动副转化为移动副或者选取不同杆为机架，可获得相应的派生的四杆机构。凡含有移动副的四杆机构，简称滑块四杆机构。曲柄滑块机构是汽车中常见的滑块机构。在曲柄摇杆机构中，将一个转动副转化为一个移动副时，该机构就转化为曲柄滑块机构。图下图所示为汽车内燃机中的曲柄滑块机构——活塞连接机构，连架杆AB可做整周转动，是曲柄；活塞在气缸中滑动，称为滑块。铰链四杆机构的演化形式汽车内燃机中的曲柄滑块机构——活塞连杆机构1.改变构件的形状和运动尺寸三、四杆机构的演化形式偏心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构双滑块机构

正弦机构s↓∞→∞2.改变运动副的尺寸3.选不同的构件为机架偏心轮机构导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构曲柄滑块机构牛头刨床应用实例:ABDC1243C2C1小型刨床ABDCE1234564平面四杆机构的基本特性在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位。当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C1D位置摆到C2D。所花时间为t1,平均速度为V1,那么有：曲柄摇杆机构此两处曲柄之间的夹角θ称为极位夹角。二、平面四杆机构的运动特性1.平面四杆机构的极位2.急回特性当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从C2D,置摆到C1D，所花时间为t2,平均速度为V2,那么有：

显然：t1>t2V2>V1摇杆的这种特性称为急回特性。称K为行程速比系数。且θ越大，K值越大，急回性质越明显。只要

θ≠0，就有K>1设计新机械时，往往先给定K值，于是:三、平面四杆机构的传力特性1.压力角和传动角设计时要求:

γmin≥50°γmin出现的位置：切向分力:F’=Fcosα法向分力:F”=Fcosγγ↑

F’↑=Fsinγ称γ为传动角。主动件与机架共线两处之一。从动件驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角α。→对传动有利。可用γ的大小来表示机构传动力性能的好坏,设计：潘存云2.死点位置摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，有：此时机构不能运动。避免措施：两组机构错开排列，如火车轮机构;称此位置为：“死点”γ＝0靠飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG平面四杆机构的基本特性在实际工程中，常利用机构的急回特性来缩短空回行程的时间，提高生产效率。急回特性压力角与传动角死