新能源汽车机械基础课件：新能源汽车常用机构的组成

新能源汽车常用机构的组成目录01机器与机构的基础认知02运动副的类型与作用03机构运动简图绘制方法04平面机构自由度计算任务目标：1、了解平面机构的组成。2、掌握运动副的形式和符号。3、掌握机构中构件的分类。4、具有识读机构运动简图的能力。。机器与机构的基础认知01机器的定义与核心特征同时具备上述三个特征的称为机器，而仅具备前两个特征，即人为实体组合且各实体间有确定相对运动的称为机构。如内燃机中的曲柄滑块机构，它只是一个构件系统，属于机构；而完整的内燃机则属于机器。机器与机构的区分机器具有三大特征，一是人为的实体组合，如汽车由众多零部件组合而成；二是各实体间具有确定的相对运动，像发动机中活塞、连杆等的运动；三是能实现能量的转换或完成有用的机械功，例如电动机将电能转换为机械能。机器的三大特征机器组成与构件分类动力装置是驱动整台机器完成预定功能的动力来源，如电动机将电力转换为机械能；传动装置将动力装置的运动和动力传递给执行装置，像汽车上的万向传动装置；执行装置直接完成工作任务，例如汽车的车轮。构件是运动的单元，它可以是单一整体，也可由几个零件组成刚性结构，如内燃机的连杆由连杆杆身、连杆盖等零件组成。零件是制造的单元，分为通用零件（如齿轮、螺钉）和专用零件（如汽车发动机的活塞）。机器各装置的功能构件与零件的区别运动副的类型与作用02低副：移动副与转动副移动副是两构件只能沿某一直线相对移动的运动副，如汽车发动机中的活塞与气缸。活塞在气缸内只能做直线往复运动，这种面接触的连接方式限制了活塞在其他方向的运动，只允许沿气缸轴线方向的移动，体现了移动副的约束特性。转动副是两构件只能绕同一轴线相对转动的运动副，像轴与轴承的连接。轴在轴承内只能绕轴线做转动，面接触的转动副约束了轴在其他方向的移动和转动，仅保留绕轴的转动自由度，例如汽车发动机中的曲轴与轴承的连接就是典型的转动副。移动副的约束特性转动副的约束特性高副：凸轮与齿轮副在新能源汽车中，凸轮副常用于控制气门的开闭。凸轮与从动件通过点接触，凸轮的轮廓曲线决定了从动件的运动规律。当凸轮转动时，从动件会按照凸轮的轮廓做相应的移动和转动，如在某些新能源汽车的配气机构中，凸轮副能精确控制气门的开启和关闭时间。凸轮副的运动特点以新能源汽车齿轮箱为例，齿轮副通过线接触传递运动和动力。齿轮的齿廓曲线保证了传动的平稳性和准确性，两个齿轮相互啮合时，一个齿轮的转动会带动另一个齿轮做相反方向的转动，实现转速和扭矩的改变，满足汽车不同行驶工况的需求。齿轮副的运动特点机构运动简图绘制方法03简图绘制原则与符号规范低副中，转动副用小圆表示，圆心与相对回转轴线重合；移动副用滑块、导杆或导槽表示，导路与相对运动方向一致。高副需画出两构件接触处的曲线轮廓，接触点处曲率与实际轮廓曲率一致。运动副符号化表示规则要根据实际机构和图幅大小适当选取比例尺，以准确反映各运动副间的相对位置尺寸，确保能清晰展示机构各构件间的相对运动关系。比例尺的选择通常选择平行于构件运动的平面作为视图平面，这样能清楚地表明各构件间的相对运动关系。视图平面的选择抽水唧筒简图绘制案例该机构有3个活动构件，手柄绕抽水筒上的A点转动，在A点组成转动副；手柄和杆件在B点、杆件和活塞杆在C点也组成转动副；活塞杆与抽水筒之间组成移动副。确定构件与运动副信息先按比例画出机架和手柄的转动副中心A及活塞杆的移动导路直线，再画出其他转动副中心，最后用构件和运动副的符号连接各点，并在原动件上标明运动方向。绘制机构运动简图抽水唧筒机构由手柄、杆件、活塞杆和抽水筒等构件组成。运动由手柄输入，经杆件传至活塞杆，使活塞做上下移动。其中抽水筒是机架，手柄是原动件，其余构件是从动件。分析机构组成与运动情况01、02、03、抽水唧筒的机构运动简图

1-手柄；2-杆件；3-活塞杆；4-抽水筒平面机构自由度计算04自由度公式与约束分析以汽车连杆机构为例，活塞与连杆、连杆与曲轴等连接构成运动副。活塞与气缸壁组成移动副，引入两个约束；连杆与曲轴组成转动副，也引入两个约束。这些约束限制了构件间的相对运动，使得机构的自由度减少，从而实现将活塞的往复运动转变为曲轴的连续转动。汽车连杆机构约束分析一个由n个活动构件组成的平面机构，每个活动构件有3个自由度，n个活动构件就有3n个自由度。平面低副（转动副和移动副）引入两个约束，减少两个自由度；平面高副引入一个约束，减少一个自由度。若机构中有PL个低副和PH个高副，那么平面机构自由度F计算公式为F=3n-2PL-PH。自由度公式推导平面运动机构的自由度实际案例计算与应用抽水唧筒机构中有3个活动构件，组成了3个转动副和1个移动副，即PL=4，没有高副，PH=0。根据自由度公式F=3n-2PL-PH，可得F=3×3-2×4-0=1。该机构具有一个原动件，与机构的自由度相等，因此具有确定的运动。抽水唧筒机构计算五杆铰链机构有4个活动构件，组成了5个转动副，PL=5，没有高副，PH=0。计算自由度F=3×4-2×5-0=2。所以此机构必须具有两个原动件，其余构件才具有确定的相对