第3章汽车常用机构ppt课件.ppt

第第3章章  汽车常用机构汽车常用机构知识目标知识目标      1.掌握机构及运动副的概念；      2.掌握平面连杆机构的基本形式及应用特点；      3.掌握凸轮机构的基本形式及应用特点能力目标能力目标         1.能够描述汽车中常用到的平面连杆机构和凸轮机构的具体形式及特点；       2.能够对汽车中的连杆机构和凸轮机构进行运动分析；      3.培养学生具体分析常用机构应用的能力第第3章章  汽车常用机构汽车常用机构主要内容主要内容3.1 汽车常用机构的组成汽车常用机构的组成3.2 平面连杆机构平面连杆机构3.3 凸轮机构凸轮机构 3.1 汽车常用机构的组成汽车常用机构的组成3.1.1 机器与机构1.机器组成   机器就其生产制造而言是由若干个零件组装而成的，是用来产生、转换或利用机械能的装置它能减轻或替代人类劳动，是人类文明的标志，在人们的生产和生活中广泛使用着各种机器例如，飞机、轮船、火车、各种机床、计算机等3.1 汽车常用机构的组成汽车常用机构的组成•机器组成•机器由动力部分、传动部分、控制部分和执行部分4部分组成•动力部分：为机器提供运动和动力源；•执行部分：直接实现机器预定的运动；•控制部分：控制机器的其他各部分，随时实现或重置各种预定的功能；•传动部分：用来传递运动和动力，并改变运动大小和运动形式。

  典型轿车构造图典型轿车构造图3.1 汽车常用机构的组成汽车常用机构的组成2.机器与机构•机器的三个特征机器的三个特征•1 1）由多个）由多个构件构件组成；组成；•2 2）各构件间具有确定的相对运动；）各构件间具有确定的相对运动；•3 3）能够完成有效的机械功或变换机械能能够完成有效的机械功或变换机械能•机构机构只只具有机器的前两个特征具有机器的前两个特征 齿轮9、齿轮10组成的齿轮机构；由曲轴6、连杆5、活塞2组成的曲柄滑块机构；由凸轮7、挺杆8组成的凸轮机构等3.1 汽车常用机构的组成汽车常用机构的组成3.1.2 构件与零件•构件：机器最小的运动单元体  •零件：机器不可再分的最小制造单元体 构件可以是一个零件，如曲轴；也可以是有多个零件组成的刚性连接体如连杆 内燃机的连杆连杆体螺栓螺母连杆盖•通用零件：通用零件： 在各种机器中经常使用的零件在各种机器中经常使用的零件 如：螺栓、螺母如：螺栓、螺母•专用零件：专用零件： 仅在特定类型机器中使用的零件，如：仅在特定类型机器中使用的零件，如：内燃机用的活塞，曲轴内燃机用的活塞，曲轴零件分类零件分类3.1.3运动副 1.1.低副低副  两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。

两构件通过面接触而构成的运动副称为低副根据两构件间的相对运动形式，低副又可分为转动副和移动副根据两构件间的相对运动形式，低副又可分为转动副和移动副 转动副转动副  （或铰链）（或铰链） 两构件只能在一个平面内作相对转动两构件只能在一个平面内作相对转动移动副移动副    两构件只能沿某一方向线作相对移动的运动副称为移两构件只能沿某一方向线作相对移动的运动副称为移动副      2.2.高副高副   两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副3.2 平面连杆机构3.2.1铰链四杆机构的类型3.2.2铰链四杆机构的基本特性   在此机构中，在此机构中，ADAD固定不动，称固定不动，称为为机架机架；；ABAB、、CDCD两构件与机架两构件与机架组成转动副，称为组成转动副，称为连架杆连架杆；；BCBC称为称为连杆在连架杆中，能作整周回转的在连架杆中，能作整周回转的构件称为构件称为曲柄曲柄，而只能在一，而只能在一定角度范围内摆动的构件称为定角度范围内摆动的构件称为摇杆摇杆是是平平面面四四杆杆机机构构的的基基本本型型式式，，其其它它四四杆杆机机构构都都是是由由它它演演变变得得到的到的。

构件之间都是构件之间都是转动副转动副连接的平面四杆结构称为连接的平面四杆结构称为铰链四杆机构铰链四杆机构3.2.1铰链四杆机构的类型 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构☆☆ 两连架杆中一个为曲柄，另两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆一个为摇杆 摇杆为主动件时，摇杆为主动件时，则可以将摇杆的摆动转换为则可以将摇杆的摆动转换为曲柄的整周回转运动曲柄的整周回转运动1.铰链四杆机构的基本型式铰链四杆机构的基本型式 曲柄为主动件时曲柄为主动件时，，可以实现由曲柄的整周回转可以实现由曲柄的整周回转运动到摇杆往复摆动的运动运动到摇杆往复摆动的运动转换缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构 牛头刨床进给机构牛头刨床进给机构 (a)局部结构图 ; (b)曲柄摇杆机构运动简图 1—主动齿轮; 2—从动齿轮; 3—连杆; 4—摇杆（棘爪）; 5—棘轮; 6—丝杠 ; 7—机架正平行四边形机构正平行四边形机构蒸汽机车的车轮联动机构蒸汽机车的车轮联动机构双曲柄机构双曲柄机构两个连架杆都能作整周回转运动两个连架杆都能作整周回转运动振动筛（也称为惯性筛）振动筛（也称为惯性筛） 在双曲柄机构中，如果在双曲柄机构中，如果组成四边形的对边长度分别组成四边形的对边长度分别相等，即相等，即，则根据曲柄相对位置的不，则根据曲柄相对位置的不同，可得到同，可得到正平行四边形机正平行四边形机构构和和反平行四边形机构。

反平行四边形机构反平行四边形机构反平行四边形机构车门启闭机构车门启闭机构 双摇杆机构双摇杆机构两连架杆均为摇杆两连架杆均为摇杆飞机起落架机构飞机起落架机构起重机中重物平移机构起重机中重物平移机构汽车前轮转向机构汽车前轮转向机构( (等腰梯形机构等腰梯形机构) )  汽车转向传动机构1—转向器  2—转向摇臂  3—转向直拉杆  4—转向节臂  5—梯形臂  6—转向横拉杆 双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构应用实例：双摇杆机构应用实例：2．基本类型判断铰链四杆机构存在曲柄的条件：•①最短杆与最长杆的长度之和，小于或等于其余两杆长度之和； •②连架杆和机架中必有一个是最短杆四杆机构类型判断条件：•①铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则有：•取最短杆的相邻杆为机架时，得曲柄摇杆机构；取最短杆为机架时，得双曲柄机构；取与最短杆相对的杆件为机架时，得双摇杆机构 •②铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和，因无曲柄存在则不论取何杆为机架，得到均是双摇杆机构（（1）取最短杆相邻的构件）取最短杆相邻的构件       （杆（杆2或杆或杆 4）为机架时：为）为机架时：为曲柄摇杆曲柄摇杆机构机构（（2）取最短杆为机架为双曲柄机构。

取最短杆为机架为双曲柄机构其连架杆其连架杆2和和4均为曲柄均为曲柄（（3）取最短杆的对边（杆）取最短杆的对边（杆3）为机架）为机架    （即最短杆为连杆）（即最短杆为连杆）两连架杆两连架杆2和和4都不能整周转动，为双摇杆机构都不能整周转动，为双摇杆机构3．汽车机械常见其他形式的四杆机构（1）曲柄滑块机构  曲柄滑块机构                                        活塞连杆机构（改变构件的形状和长度）（改变构件的形状和长度）☆☆ 一连架杆为曲柄，另一连架杆相对机架作往复移动而称为滑块一连架杆为曲柄，另一连架杆相对机架作往复移动而称为滑块（2）摇块机构摇块机构则是由曲柄滑块机构改变机架的位置演化而得  摇块机构                                       自卸汽车翻斗机构3.2.2铰链四杆机构的基本特性 1．四杆机构运动特性曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件作等速回转运动时，摇杆为从动件作往复变速摆动，曲柄在回转一周过程中有2次与连杆共线，这时摇杆分别处在左、右两个极限位置、在此两极限位置时曲柄所在的直线间所夹的锐角为极位夹角。

当曲柄等速转动时，摇杆来回摆动的速度不同，返回时速度相对较大，这种性质称为机构的急回特性  o 急回运动急回运动急回特性可用行程速比系数急回特性可用行程速比系数K表示，即表示，即 可得极位夹角的计算公式：可得极位夹角的计算公式：：：2．四杆机构传力特性压力角：压力角： 从动件所受力从动件所受力F F与受力点速度与受力点速度V Vc c所夹的锐角所夹的锐角a a传动角 连杆与从动件所夹的锐角连杆与从动件所夹的锐角  =90900 0-a-a  maxmax＝＝90900 0时，时， ＝＝0 →F0 →Ft t=F=F 太小易太小易自锁，自锁，∴ ∴限制限制 minmin，，以以保证机构正常工作保证机构正常工作最小传动角的位置最小传动角的位置曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角 死点死点在曲柄摇杆机构，如以摇杆在曲柄摇杆机构，如以摇杆3 为原动件，而曲为原动件，而曲柄柄1 为从动件，连杆为从动件，连杆2与曲柄与曲柄1共线，这种位置称为死共线，这种位置称为死点。

机构处于压力角点机构处于压力角 =90 （传力角（传力角 =0）的位置时，）的位置时，驱动力的有效力为驱动力的有效力为0此力对A点不产生力矩，因此点不产生力矩，因此不能使曲柄转动不能使曲柄转动       死死点点会会使使机机构构的的从从动动件件出出现现卡卡死死或或运运动动不不确确定定的的现现象象可可以以利利用用回回转转机机构构的的惯惯性性或或添添加加辅辅助助机机构构来来克克服如家用缝纫机中的脚踏机构如家用缝纫机中的脚踏机构死点的应用死点的应用工件夹紧装置：工件夹紧装置：利用连杆利用连杆BC与摇杆与摇杆CD形成的死点，这时工件经形成的死点，这时工件经杆杆1、杆、杆2传给杆传给杆3的力，通过杆的力，通过杆3的传动中心的传动中心D此力不能驱使杆此力不能驱使杆3转动故当撤去主动外力转动故当撤去主动外力F后，后，工件依然被可靠地夹紧工件依然被可靠地夹紧 3.3 凸轮机构 3.3.1凸轮机构的组成和特点 3.3.2凸轮机构的常见类型 3.3.3从动件常用运动规律3.3.4凸轮结构凸轮传动是通过凸轮与从动件间的接触来传递运动和动力，是一种常见的高副机构，结构简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预定的复杂运动规律。

内燃机 凸轮式内燃机配气机构 3.3.1凸轮机构的组成和特点自动车床上的走刀机构1、组成：凸轮，从动件，机架2、作用：将凸轮的转动或移动转变为从动件的移动或摆动 3、特点:(1)只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的 运动规律 (1)结构简单、紧凑，工作可靠，容易设计； (2)高副接触，易磨损4、应用：适用于传力不大的控制机构和调节机构 3.3.2凸轮机构的常见类型 1、按凸轮的形状和运动分类(1)、盘形回转凸轮(2)、平板移动凸轮  (3)、圆柱回转凸轮  2、按从动件的形状分类(1)、尖顶从动件(2)、滚子从动件(2)、平底从动件  3、按从动件的运动形式摆动从动件移动从动件3.3.3 常用的从动件运动规律 1.凸轮传动的工作过程★基圆：以凸轮最小半径r0所作的圆，r0称为凸轮的基圆半径★推程、推程运动角：★推杆的运动规律：是指推杆在运动过程中，其位移、速度和加速度随时间变化（凸轮转角δ变化）的规律★远休、远休止角：★回程、回程运动角：★近休、近休止角：★行程：h★位移：s=r-r02、常用的从动件运动规律 等速运动规律                         运运动动特特性性：：当采用匀速运动规律时，推杆在运动的起始点和终止点因速度有突变，在理论上加速度值为瞬时无穷大，使推杆产生非常大的惯性力，致使凸轮受到很大的冲击，称为刚刚性性冲击冲击。

推程运动线图推程运动线图：适用场合：低速、轻载 等加速等减速运动规律 ★运动方程式一般表达式： 运动特性：当采用等加速等减速运动规律时，在起点、中点和终点时，加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，所以，凸轮机构中由此而引起的冲击称为柔性冲击    适用场合：中速、轻载简谐运动规律（余弦加速度运动规律）： 简谐运动：当一点在圆周上等速运动时，其在直径上的投影的运动即为简谐运动     运动特性：这种运动规律的加速度在起点和终点时有有限数值的突变，故也有柔性冲击     适用场合：中速、中载小结：小结：等速运动规律：等速运动规律： 有刚性冲击有刚性冲击 低速轻载低速轻载等等加速等减速运动：加速等减速运动： 柔性冲击柔性冲击 中速轻载中速轻载余弦加速度运动规律：余弦加速度运动规律： 柔性冲击柔性冲击 中低速重载中低速重载运动规律运动规律 运动特性运动特性 适用场合适用场合3.3.4凸轮结构凸轮结构1．凸轮机构材料主要失效形式为：磨损、疲劳点蚀性能要求：工作表面硬度高、耐磨、有足够的表面接触 强度、凸轮芯部有较强的韧性常用的凸轮材料： 40Cr、 20Cr、 40CrMnTi常用的滚子材料： 20Cr 滚动轴承钢 3.3.4凸轮结构凸轮结构2．凸轮结构     凸轮轴                  整体式凸轮  。