汽车机械基础学习任务

1、掌握汽车机械基础、任务目标、主要内容、本章的总结，重点难点、汽车机械基础、任务目标、平面机构的运动概略图的绘制方法和分析方法，掌握平面连杆机构曲柄的存在条件，熟悉平面连杆机构的基本类型、传动特性，理解汽车常用机构的构成，了解凸轮机构和间歇运动机构的类型、特征， 理解汽车机械基础、重点难点、机构运动示意图的绘制，平面机构的自由度的计算，汽车机械的基础，主要内容，第二节平面机构的自由度，第一节汽车常用机构的构成，第三节平面连杆机构，第四节凸轮机构和间歇运动机构，汽车机械的基础，第一节汽车常用机构的构成，汽车机械的基础，主要汽车常用机构的构成，运动副的概念，平面机构运动本节的任务目标、汽车机械的基础

2、、机构是由运动副连接的部件系统，可以传递运动和动力，改变运动形式。 机构中各部件之间需要一定的相对运动，任意拼凑的部件不一定有一定的运动。 如何组合部件，在分析汽车机构方面非常重要。 一、汽车常用机构的组成、汽车机械的基础、通常将机械和机构统称为机械。 组件是运动的单元，零件是制造的单元。 为了共同完成某个功能而组装的几个零件的组件称为零件，通常把只能在特定类型的机器上使用的零件称为专用零件。 根据用途，可以把机器分为动力机械、机床和信息机械。 现代机器一般由动力装置、传动装置、执行装置和操纵控制装置四部分组成。 另外，还有必要的辅助装置。 1、机械结构概念、汽车机械的基础、动力装置是机械的动

3、力源，包括电动机、内燃机、燃气轮机、液压马达、气动马达等。 现代机械多采用电动机，而内燃机主要用于运输机械、建设机械、农业机械。 传动装置将动力装置的运动和动力转换为致动器所需的运动形式、运动和动力参数，并传递给致动器。 机械传动包括机械传动、液压传动、气压传动和电力传动。 其中，机械传动的应用最多。 (1)动力装置、(2)传动装置、传动装置是直接完成机床卡盘、刀架、汽车车轮、船舶螺旋桨、带式输送机等机械规定功能的作业部分。 (3)致动器、操纵和控制装置用于控制机械的启动、停车、正反转、运动和动力参数的变更和各致动器间的动作协调。 自动化设备的控制系统可以进行设备的自动检测、自动数据处理和显示

4、、自动控制和调节、故障诊断、自动保护等。 辅助装置有照明、润滑、冷却装置等。 (4)操纵、控制和辅助装置，本课程的研究对象为汽车常用机构和通用机械零件。 在专业课程中研究在巨大、微型以及高速、高温、高压或低温下工作的通用部件。 二、运动副、机构是确定相对运动的部件的组合，构成机构的目的是为了按规定的要求进行规则运动。 平面机构指的是空间机构，除非构成机构的所有部件都在同一平面或相互平行的平面内运动。 工程中常用的机构大多是平面机构。 两个部件直接接触，可以进行一定的相对运动的连接方式叫做运动副。 1、体育副的概念、2、体育副的分类，由两个部件构成的体育副通常以点接触、线接触、面接触三种接触形式

5、连接。 根据接触特性，通常将平面运动副分为低副和高副两种。 (1)低副、两部件由面接触构成的运动副称为低副。 低副还可以分为旋转副和移动副。旋转副构成运动副的两个部件，以某一轴线为中心在一个平面内相对旋转的运动副也称为旋转副，也称为铰链。 如图所示。 移动副构成运动副的两个部件只能在某个方向上进行相对的直线运动。 该运动副如图所示被称为移动副。 由于低副中的两个部件之间的接触是面接触，在受到相同载荷时，压力低，不易磨损。 (2)平面上较高的副，图示的齿轮副凸轮副都是较高的副，显然，部件2能够相对于部件1以接触点a为中心旋转，同时，能够在接触点的切线t-t方向上移动，仅在共同法线n-n方向上移动

6、受到限制。 齿轮对、螺旋对、球面对由于高对中的两个部件之间的接触是点或线接触，该接触部分的压力高，因此容易磨损。 除了上述常见的平面运动副之外，常用的运动副还有螺旋副和球面副，被称为空间运动副。 三、平面机构运动的概略图、表示机构的各部件间的相对运动关系的简单图形被称为机构运动的概略图。 从机构的运动图可以知道机构的构成和类型，即机构中的要素的类型和数量、运动副的类型和数量、运动副的相对位置。 利用机构的运动图，可以表现复杂的机械传递原理，进行机构的运动和动力分析。 机构中的部件可以分为以下三种：框架机构中的固定部件称为框架，其作用是支撑运动部件，有源部件3354把从外部给定的运动规则的部件称

7、为有源部件，一般有源部件除了连接在机架上的从动部件3354的有源部件以外的所有可动部件1 .机构运动的概要图和分类，2 .机构运动的概要图的符号，轴、棒、连杆通常用一条直线表示，两端粘着有运动副符号的部件后，就涂上焊接符号。 (1)部件的显示方法、(2)运动副的显示方法、由两个部件构成的旋转副和移动副的显示方法分别如下图所示。 3、平面机构运动图的描绘、机构运动图一般分析机构运动的传递情况，找出固定件(机架)、原动机和从动件。 从原动机上，按照运动的传递顺序，分析各部件间的运动副的性质，确定多少部件和运动副的类型和数量。 选择可以表现部件运动关系的视图平面。 选择适当的比例尺，决定各运动副间的

8、相对位置，用简单的线和规定的运动副符号画出机构运动的概略图。 画画时，机构中与运动无关的结构，不要画画，要注意使图形简洁清晰。 本节考虑练习，1、根据用途，机器是如何分类的？ 2、体育副如何分类？3 .如何描绘平面机构的运动概略图？ 第二节理解平面机构的自由度，本节的任务目标主要是自由度的概念，平面机构确定运动的条件，以及平面机构的自由度计算应注意的问题。 另一方面，自由度的概念、机构的各部件之间需要确定的相对运动。 显然，不能引起相对运动或不规则运动的要素的集合，很难用于传递运动。 为了使组合的构件产生相对运动，使其具有运动确定性，有必要研究机构的自由度。 机构自由度是机构为了决定运动而必须

9、赋予的独立运动的数量。 二、自由度的计算、机构的自由度是机构内各要素对机架具有的独立运动的数量。 由于从动件不能独立运动，所以从动件能够独立运动，所以从动件的数量一定等于机构的自由度。 1、平面机构有确定运动的条件，运动链和机构都是由部件和运动副构成的系统，机构为了实现期望的运动传递和转换，必须使该运动具有可能性和确定性。 没有相对运动的部件的组合和不规则运动链，无法实现期望的运动变换。一旦将运动链的组件固定在机架上，运动链内的一个或多个原动机的位置被确定，剩馀的原动机的位置也随之确定，该运动链成为机构。 机构有一定的相对运动。 那么，是取一个构件还是取几个构件取决于机构的自由度。 机构的自由

10、度是机构具有独立运动参数的数量。 因此，如果机构的原动机数量等于自由度，则机构有相对运动。 2 .要注意的平面机构的自由度计算的问题在于，由两个或多个部件共享相同的旋转轴线构成的副旋转体称为复合铰链。 图示出了具有位于同一位置的三个构件的旋转副系统及其平面图。 可见这三个部件共构成两个旋转副。 在复合铰链由n个部件构成的情况下，必须构成n-1个旋转副。 计算自由度时，请仔细观察是否存在复合铰链，以避免影响计算。 (1)复合铰链，(2)局部自由度，机构的一部分构件不影响机构输出和输入运动的关系的自由度称为局部自由度。 (3)虚约束是运动副引入的约束中，一部分约束对机构自由度的影响重复，对机构的运

11、动没有任何限制。 这种对机构的重复运动没有独立限制的约束称为“虚拟约束”。 在计算自由度时，必须首先移除虚拟约束。 本节怎么计算思考和练习，1，自由度？ 2 .平面机构确定运动的条件是什么？3 .平面机构自由度计算应注意的问题是什么？第三节平面连杆机构，本节的任务目标主要是了解平面四轴机构的基本形式和进化以及平面四轴机构类型的判别方法和特性。 另一方面，平面四轴机构的基本形式和进化，如果所有的低副都是旋转副，则该四轴机构称为铰链四轴机构。 它是平面四轴机构的最基本形式，可以认为其他形式的四轴机构是在此基础上进化的。 如图所示是铰链的四轴机构。 1、铰链四轴机构根据连接棒的运动形式，铰链四轴机构

12、分为曲柄杆机构、双曲柄机构和双杆机构三种基本形式。 (1)把曲柄杆机构、具有一个曲柄和一个杆的铰链四轴机构称为曲柄杆机构。 曲柄杆机构一般以曲柄为主动部件等速旋转，以杆为从动部件往复摆动。 如图所示。 (2)将两曲柄机构、具有两个曲柄的铰链四轴机构称为两曲柄机构。 在双曲柄机构中，通常，活动曲柄等速旋转，从动曲柄变速旋转。 如果两个曲柄机构中，两个曲柄的长度相等且平行，连杆和框架的长度也相等且平行，则该机构被称为平行四边形机构。 (3)双杆机构、双杆铰链四杆机构称为双杆机构，常用于操纵机构、仪表机构等，如图所示，是飞机起落架机构。 两杆长度相等的双杆机构被称为等腰梯形机构，如图所示表示汽车前轮

13、的转向机构。 2、在铰链四轴机构的进化、一般生产中广泛应用各种四轴机构，这些机构虽然具有不同的外形和结构，但都具有相同的运动特性或一定的内在联系，可以看作是从铰链四轴机构进化而来的。 进化的目的是为了满足运动方面，或者是为了满足动力方面，或者是为了满足结构方面的要求。 揭示各种平面四轴机构之间的内在关系，为其分析和设计提供了很大的便利。 通过使用移动副代替转动副、变更部件的长度、变更齿条、扩大转动副等，可以得到铰链四轴机构的其他进化型。 以铰链四轴机构的进化型为例进行介绍。 (1)曲柄滑块机构在图示的曲柄杆机构中，随着杆3的长度变长，c点的运动轨迹m-m有变缓的倾向。当杆3的长度无限大时，c点

14、的运动轨迹成为直线m-m，如图所示，部件3从杆变化为滑块，旋转副d变化为移动副，曲柄杆机构像曲柄滑块机构那样深化，直线m-m成为滑块引导件的中心线。 在滑块导向件中心线m-m不通过曲柄旋转中心a而存在偏置e的情况下，将该机构称为偏置式曲柄滑块机构，如图所示(2)导杆机构、导杆机构改变了曲柄滑块机构，可以看作是图像的固定部件进化而来的。 进化后在滑块中与滑块相对移动的部件称为引导件。 (3)双重滑动机构、双重滑动机构是具有两个移动副的四重杆机构。 可以认为铰链四根机构中两根棒的长度变成无限大而进化了。 (4)偏心轮机构在曲柄滑块机构中，如果要求滑动行程小，则必须减小曲柄长度。 由于构造上的困难，

15、很难在短曲柄上做两个转动副，所以多采用转动副中心和几何中心不一致的偏心轮代替曲柄。 二、平面四轴机构类型的判别方法和特性、平面四轴机构三种基本类型的差异主要取决于机构内是否存在曲柄，与机构内是否存在曲柄和各部件间的相对尺寸有关，因此需要分析曲柄的存在条件， 结合“取不同构件”四轴机构的进化原理，可以导出曲柄的存在条件：最长杆和最短杆的长度之和小于其馀两轴长度之和；最短杆或其相邻杆为齿条。 1 .平面四轴机构类型的判别，(1)平面四轴机构曲柄存在的条件，(2)平面四轴机构类型的判别，可以根据曲柄存在的条件进行推论最长杆和最短杆的长度之和在剩馀的两杆的长度之和以下的情况： a .最短杆为框架的情况

16、， 得到两个曲柄机构的b .最短杆的邻接杆是齿条，得到曲柄杆机构的c .最短杆的对置杆是齿条，得到双杆机构。 最长杆和最短杆的长度之和大于剩下的2杆的长度之和时，连杆不曲柄，无论哪个杆是齿条，机构都是双杆机构。 2 .四轴机构的特性、(1)压力角和传动角、压力角a、压力角：被从动件受到的力f和受力点速度Vc夹着的锐角a。 有效分力： Ft=Fcosa有害分力： Fr=Fsina，a越小，机构传动性能越好。 传递角g、传递角：被连杆和从动件夹着的锐角g。 g=900-a，g越大，机构的传动性能越好，设计时为gmin40，对高速大功率机械为gmin50。 最小传动角的位置、铰链四轴机构在曲柄和车架

17、在同一直线上的两个位置出现最小传动角。 在曲柄滑块机构中，当有源部件是曲柄时，最小传动角出现在曲柄与框架垂直的位置上。 在摆动引导机构中，在任何位置，主动曲柄经由滑块向从动杆传递的力的方向总是与从动杆受到力的点的速度方向一致，因此传递角等于90度。 (2)死点的位置，死点的位置，从动曲柄和连杆的共线的连续位置之一，机构的传递角g=0，压力角a=90时，连杆对从动曲柄的作用正好通过其旋转中心，不能使曲柄旋转，将机构的该位置和死点位置死点的利害、利：利用工程上死点工作。 缺点：机构有死点时，从动件固定，运动方向不确定，不利于传动机构。 过死点的方法是增大从动件的质量，通过惯性越过死点位置。 采用机

18、构错开排列的方法。 (3)急转特性和行程比系数、急转特性、机构工件的返回行程速度大于动作行程的特性。动作行程时： V1=C1C2/t1返回行程时： V2=C1C2/t2，行程比系数k表示动作件往复运动时的急转弯的程度，因此用V2与V1之比k来记述。 可以得到上式：急转弯特性的作用，四轴机构的急转弯特性可节省空间，提高生产率。 本节将简要叙述思考和练习、1、铰链四条机构的进化过程。 2 .如何判别平面四轴机构的类型？ 3、四轴机构具有什么特性？第四节凸轮机构和间歇运动机构，本节的任务目标、凸轮机构的构成、特征、应用、类型、运动规则和间歇运动机构的分类和工作原理。 另一方面，凸轮机构、凸轮机构传动采用高副机构传动，利用凸轮的旋转运动完成从动件的位移和摆动，实现速度和加速度按预期的运动规则变化。 在某些运动难以实