汽車常用機構與傳動

1、單元2常用機械機構,知識目標,能力目標,了解并掌握平面連桿機構、凸輪機構等汽車常用機構的作用和特點。 掌握鉸鏈四桿機構的組成、基本類型及演化機構。 掌握凸輪機構的組成、工作原理及類型。,熟悉汽車中平面連桿機構和凸輪機構的應用情況。 會安裝、演示鉸鏈四桿機構。 能正確拆裝汽車發(fā)動機配氣機構的凸輪軸。,課題1 平面連桿機構,汽車升降機構,曲柄連桿機構,活塞連桿機構,認識平面連桿機構,汽車前輪轉(zhuǎn)向機構,汽車雨刮曲柄搖桿機構,汽車的正常工作，需要各種機構來實現(xiàn)特定形式的運動。例如，發(fā)動機利用活塞連桿機構的連續(xù)運轉(zhuǎn)來提供動力，如圖（a）所示；汽車前后窗利用雨刮器的左右擺動來清潔玻璃，如圖（b）所示；載貨

2、汽車利用車廂的自動翻轉(zhuǎn)來卸載貨物，如圖（c）所示。汽車上述功能的實現(xiàn)都離不開平面連桿機構。那你知道什么是平面連桿機構嗎？它在汽車中還有哪些應用？讓我們一起來認識平面連桿機構吧！,平面連桿機構 在汽車中的應用,一、平面連桿機構的特點,優(yōu)點：1.壓強小、磨損低、壽命長 2.易于加工、成本較低 缺點：1.間隙引入運動誤差，運動精度降低 2.不易實現(xiàn)復雜的運動,平面連桿傳動機構：由若干個構件用低副聯(lián)接 并作平面運動的機構。,平面四桿機構：由四個構件組成的平面連桿機構。,二、平面四桿機構的類型與應用,類型：,鉸鏈四桿機構（無移動副）,滑塊四桿機構（有移動副）,鉸鏈四桿機構,滑塊四桿機構,（一）鉸鏈四桿機

3、構,組成：,分類：曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構,機架（固定不動）,2個連架桿,曲柄,搖桿,連桿,1.曲柄搖桿機構（取與最短桿相鄰桿為機架）,特點：兩連架桿一個是曲柄（整周轉(zhuǎn)）；一個是搖桿（擺動）,應用：轉(zhuǎn)動-擺動，擺動轉(zhuǎn)動，所需運動軌跡,雷達天線仰俯機構,汽車前窗刮雨器,攪拌機,縫紉機,2.雙曲柄機構（取最短桿為機架）,特點：1.兩連架桿都是曲柄（整周轉(zhuǎn)） 2.主動曲柄勻速轉(zhuǎn)，從動曲柄變速轉(zhuǎn),分類：不等長雙曲柄機構、平行四邊形雙曲柄機構、反向雙曲柄機構,不等長雙曲柄機構：對邊不相等,平行雙曲柄機構：對邊相等且兩曲柄轉(zhuǎn)向相同,應用：,天平秤,反向雙曲柄機構：對邊相等但不平行，但兩曲柄轉(zhuǎn)向

4、相反,公共汽車車門啟閉機構,3、雙搖桿機構 特點：兩連架桿都是搖桿（擺動）,港口起重機,等腰梯形雙搖桿機構,汽車前輪轉(zhuǎn)向機構,目的：當汽車轉(zhuǎn)彎時，為了保證輪胎與地面之間的純滾動，以減輕輪胎磨損，希望兩前輪轉(zhuǎn)動軸線與后輪轉(zhuǎn)動軸線交于一點。,三、鉸鏈四桿機構類型的判別,鉸鏈四桿機構的三種基本型式的 主要區(qū)別，在于連架桿是否存在曲柄。 機構中是否存在曲柄，取決于： 各構件的相對長度。 選取哪一構件為機架。,c.最短桿為連桿，雙搖桿機構,a.最短桿為連架桿，曲柄搖桿機構,b.最短桿為機架，雙曲柄機構,1、當最短桿長度與最長桿長度之和小于等于其余兩桿長度之和（）,2、當機構中最短構件長度lmin與最長構

5、件長度lmax之和大于或等于其余兩構件l、l之和，即：,則不論取哪一構件為機架，均無曲柄存在，為雙搖桿機構。,四、平面四桿機構的演化（滑塊四桿機構）；,1.演化方式（一個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副）,2.類型,對心曲柄滑塊機構,偏置曲柄滑塊機構,3.改變構件的尺寸,在曲柄滑塊機構中，若曲柄很短，可將曲柄制成偏心輪的形式稱為偏心輪機構。,偏心輪機構結構簡單，偏心輪軸頸的強度和剛度大，且易于安裝整體式連桿，廣泛用于曲柄長度要求較短、沖擊在和較大的機械中。,顎式破碎機,3.曲柄滑塊機構的演化,曲柄滑塊機構中，當將最短桿改為機架時，就演化成轉(zhuǎn)動導桿機構。,b.轉(zhuǎn)動導桿機構,a.曲柄滑塊機構,擺動導桿機構,轉(zhuǎn)動

6、導桿機構,增加機架長度,應用,牛頭刨床機構,簡易刨床,曲柄滑塊機構中，當將連桿改為機架時，就演化成搖塊機構。,a.曲柄滑塊機構,b.搖塊機構,(2)、應用,泵,自卸卡車的翻斗機構,曲柄滑塊機構中，當將滑塊改為機架時，就演化成移動導桿機構(定塊機構),a.曲柄滑塊機構,b.定塊機構,應用,定塊機構:手搖唧筒,五、平面四桿機構的基本特性,傳力特性,運動特性,壓力角和傳動角,死點,急回特性,壓力角與傳動角,F,F,F,Vc,壓力角力與點運動方向之間的夾角,推動從動件運動的有效分力。,有害分力。,傳動角將壓力角 的余角 稱為傳動角。,F,傳力性能越好。,在機構運動過程中，傳動角是不斷變化的。,一般情況

7、下，應使機構在一個運動循環(huán)中的最小傳動角,傳遞較大功率時，,從動件與連桿共線位置,1、機構卡死 2、運動不確定,死點的概念,若連桿BC與從動件AB共線，連桿BC對從動件AB的作用力，通過鉸鏈A的中心，不能使從動件轉(zhuǎn)動，整個機構處于靜止狀態(tài)，機構的這種位置稱為死點。,死點位置的判斷, = 90 =0,死點的影響,避免措施： 兩組機構錯開排列，如火車輪機構;,靠飛輪的慣性（如內(nèi)燃機、縫紉機等）。,死點位置的利用：,夾緊工具,當在FP力作用下夾緊工件時，鉸鏈中心B、C、D共線，機構處于死點位置，此時工件加在構件1上的反作用力FQ無論多大，也不能使構件3轉(zhuǎn)動。這就保證在去掉外力FP之后，仍能可靠夾緊工

8、件。當需要取出工件時，只要在手柄上施加向上的外力，就可使機構離開死點位置，從而松脫工件。,A,B,C,D,飛機起落架,1、擺角,2、極位夾角,3、急回特性,急回特性,4、行程速比系數(shù),基本概念,（以曲柄搖桿機構為例）,具有急回特性的四桿機構,曲柄搖桿機構,曲柄滑塊機構,擺動導桿機構,1、擺角,2、極位夾角,若曲柄以等角速度逆時針轉(zhuǎn)動。,曲柄 AB1,AB2,搖桿C1D,C2D,曲柄 AB2,AB1,搖桿C2D,C1D,=常數(shù),1 2,t1 t2,V2 V1,搖桿在回程運動速度較大的這種運動特性稱為急回特性。,3、急回特性,4、行程速比系數(shù),搖桿擺回速度V2與擺去速度V1的比值。,已知K時，,

9、0，K 1，機構具有急回特性。,K越大，急回作用越明顯。, = 0, K=1, 機構不具有急回特性。,曲柄搖桿機構具有急回特性。,偏置式曲柄滑塊機構具有急回特性。,擺動導桿機構具有急回特性。,利用機構的急回特性縮短非生產(chǎn)時間，提高勞動生產(chǎn)率。,課題2 凸輪機構,一、凸輪傳動機構的組成和特點,凸輪機構運用,機床進刀機構,一、凸輪傳動機構的組成和特點,內(nèi)燃機的配氣機構,1.組成：凸輪，從動件，機架,2.作用：將凸輪的轉(zhuǎn)動或移動轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭蛹囊苿踊驍[動,3.特點:(1)結構簡單、緊湊，工作可靠，容易設計，只需設計適當?shù)耐馆嗇喞憧墒箯膭蛹玫筋A期的運動規(guī)律。 (2)高副接觸，易磨損，用于傳力不大的

10、控制機構和調(diào)節(jié)機構,二、凸輪機構的分類,1.按凸輪的形狀分類,(1)、盤形凸輪,是一個繞固定軸轉(zhuǎn)動并且具有變化向徑的盤形零件，應用廣泛。但從動件的行程不能太大。,(2)移動凸輪,具有曲線輪廓，并作往復直線移動的構件。,(3)、圓柱凸輪,在圓柱面上開有曲線凹槽，可使從動件獲得較大的行程。,2、按從動件的形狀分類,(1)、尖頂從動件,尖頂從動件：結構簡單，尖頂可與任何形狀的凸輪輪廓保持接觸，以實現(xiàn)復交雜的運動規(guī)律，但易于磨損，適合低速和作用力不大的場合。,(2)、滾子從動件,滾子從動件：滾子與凸輪之間為滾動摩擦，磨損小，可傳遞較大的動力，應用廣泛。但結構較復雜。,(3)、平底從動件,平底從動件：從

11、動件的端部以平面與凸輪輪廓接觸。當不考慮摩擦時，凸輪作用在從動件上的力始終垂直于平底，傳動效率高，且接觸處易于形成油膜，利于潤滑，常用于高速凸輪機構中。但不能與內(nèi)凹或直線輪廓接觸。,3.按從動件的運動形式,（2）擺動從動件,（1）移動從動件,4.按鎖合方式的不同（鎖合：保證凸輪與從動件始終接觸的方式 ）,力鎖合凸輪，如靠重力、彈簧力鎖合的凸輪等；,形鎖合凸輪，如溝槽凸輪等。,溝槽凸輪,形鎖合凸輪，如溝槽凸輪、等徑及等寬凸輪、共軛凸輪等。,三、凸輪機構的應用,（）配氣機構,自動車床上的走刀機構,（）自動車床橫刀架進給機構,（）車床仿形機構,（4）顯微鏡、望遠鏡視度調(diào)節(jié)機構,基圓：以凸輪最小半徑r

12、b所在的圓，rb稱為凸輪的基圓半徑。,BC遠休、遠休止角：,CD回程、回程運動角：,DA近休、近休止角：,AB推程、推程運動角：,四、凸輪機構的工作過程,基圓：以凸輪最小半徑rb所在的圓，rb稱為凸輪的基圓半徑。,BC遠休、遠休止角：,CD回程、回程運動角：,DA近休、近休止角：,AB推程、推程運動角：,五、常用的從動件運動規(guī)律,1.等速運動規(guī)律,運動方程式一般表達式：,運動特性：當采用勻速運動規(guī)律時，推桿在運動的起始點和終止點因速度有突變，在理論上加速度值為瞬時無窮大，使推桿產(chǎn)生非常大的慣性力，致使凸輪受到很大的沖擊，稱為剛性沖擊。,推程運動線圖：,適用場合：低速、輕載。,運動特性：當采用等

13、加速等減速運動規(guī)律時，在起點、中點和終點時，加速度有突變，因而推桿的慣性力也將有突變，不過這一突變?yōu)橛邢拗?，所以，凸輪機構中由此而引起的沖擊稱為柔性沖擊。 適用場合：中速、輕載。,2、等加速等減速運動規(guī)律,運動方程式一般表達式：,3、簡諧運動規(guī)律（余弦加速度運動規(guī)律）：,簡諧運動：當一點在圓周上等速運動時，其在直徑上的投影的運動即為簡諧運動。,推桿推程運動方程式：,推桿回程運動方程式：,運動特性：這種運動規(guī)律的加速度在起點和終點時有有限數(shù)值的突變，故也有柔性沖擊。 適用場合：中速、中載。,小結：,等速運動規(guī)律： 有剛性沖擊 低速輕載,等加速等減速運動： 柔性沖擊 中速輕載,余弦加速度運動規(guī)律：

14、 柔性沖擊 中低速重載,運動規(guī)律 運動特性 適用場合,課題3 螺旋機構,螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動同時傳遞運動或動力。 主要用于傳遞動力，運動、測量及及調(diào)整等。,1.螺旋傳動按其用途，可分為以下三種類型: 傳力螺旋 傳動螺旋 調(diào)整螺旋,一、螺旋傳動的類型,（1）傳力螺旋舉重器、千斤頂、加壓螺旋 用途：傳遞動力，以小轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生大軸向力，要求自鎖 特點：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖,（2）傳導螺旋機床進給絲杠 用途：傳遞運動，要求有較高精度 特點：速度高、連續(xù)工作、精度高,（3）調(diào)整螺旋機床、儀器及測試裝置中的微調(diào)螺旋。 （機床卡盤，

15、壓力機，車床尾座的調(diào)整螺旋 ） 用途：調(diào)整和固定零件間的相互位置 特點：是受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動,螺紋：矩形，梯形，鋸齒形 螺桿上螺旋副數(shù)目：單螺旋傳動；雙螺旋傳動,（1）滑動螺旋傳動機構,1）單螺旋傳動機構,螺桿又轉(zhuǎn)又移（螺母固定）(傳力螺旋) 螺旋千斤頂，螺旋式壓力機。要求強度和自鎖性能 螺桿轉(zhuǎn)螺母移 (傳導螺旋) 傳遞運動，要求精度和效率高（多線螺紋）。,滑動螺旋 滾動螺旋 靜壓螺旋,2.螺旋傳動按其螺旋副摩擦性質(zhì)的不同，又可分為：,2）雙螺旋傳動機構（調(diào)整螺旋） 螺桿上有不同螺距的螺紋，分別與兩個螺母組成兩個螺旋副 螺桿又轉(zhuǎn)又移，螺母一個固定另一移動,差動螺旋傳動機構（微調(diào)機構） 兩個螺

16、旋副旋向相同 復式螺旋傳動機構（快速調(diào)整或移動） 兩個螺旋副旋向相反,滑動螺旋特點： 優(yōu)點：構造簡單、傳動比大，工作連續(xù)，傳動平穩(wěn)、加工方便、工作可靠、承載能力高、傳動精度高、易于自鎖。 缺 點 ：磨損快、壽命短，摩擦損耗大，傳動效率低（3040%） 傳動精度低,（）滾動螺旋傳動機構 摩擦性質(zhì)為滾動摩擦。滾動螺旋傳動是在具有圓弧形螺旋槽的螺桿和螺母之間連續(xù)裝填若干滾動體（多用鋼球），當傳動工作時，滾動體沿螺紋滾道滾動并形成循環(huán),特點：傳動效率高（可達90%），起動力矩小，傳動靈活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高。 缺點：不自鎖，需附加自鎖裝置，抗振性差，結構復雜，制造工藝要求高，成本較高

17、。,循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器工作過程,）靜壓螺旋傳動機構,課題4 間歇運動機構,機器工作時，當主動件作連續(xù)運動時，常需要從動件產(chǎn)生周期性的運動和停歇，實現(xiàn)這種運動的機構，稱間歇運動機構。,間歇運動機構,類型：,2.主動件連續(xù)轉(zhuǎn)動，從動件間歇運動-槽輪機構、不完全齒輪機構,1.主動件往復擺動，從動件間歇運動-棘輪機構,一、棘輪機構,1.組成及特點 由棘輪、棘爪、機架三個基本構件組成。,主動搖桿作連續(xù)擺動時，棘輪便作單向的間歇運動。,棘輪機構具有結構簡單，制造方便和運動可靠等特點，利用其單向運動特點，常用于機械的送進、制動和超越。,缺點,優(yōu)點,在其運動開始和終止的瞬間有剛性沖擊，運動平穩(wěn)性差，噪音較大，傳遞

18、的動力較小。不適合于高速傳動。,棘輪機構的特點,卷揚機提升機構,為防止在起升過程中重物意外的回落，采用棘輪機構可阻止卷筒倒轉(zhuǎn)，起到安全保護作用。,自行車后輪軸上的棘輪機構,正常行駛,鏈輪（內(nèi)圈有棘齒）,鏈條,棘爪,后輪軸,踏板不動,鏈輪和鏈條不再轉(zhuǎn)動,后輪在慣性力的作用下,仍可帶動棘爪轉(zhuǎn)動，棘爪在棘齒背上滑過。,從動件超越主 動件轉(zhuǎn)動的特性,超越性能,內(nèi)嚙合棘輪機構,1）外嚙合式棘輪機構,2.棘輪機構的類型,2）內(nèi)嚙合式棘輪機構,（1）棘輪棘爪的嚙合方式,1）單動式棘輪機構,當主動搖桿往復擺動一次時，棘輪只能單向間歇地轉(zhuǎn)過某一角度。,（2）按主動件與從動件的運動方式,2）雙動式棘輪機構,主動件

19、作往復擺動時，可視兩個棘爪交替帶動棘輪沿同一方向作間隙傳動,3）可變向棘輪機構,翻轉(zhuǎn)變向棘輪機構 回轉(zhuǎn)變向棘輪機構,是一種無棘齒的棘輪，靠棘爪和棘輪之間的摩擦力傳動，棘輪轉(zhuǎn)角可作無級調(diào)節(jié)。另一棘爪用來制動。傳動噪音小，但接觸表面間容易發(fā)生滑動。,4）摩擦式棘輪機構,1.槽輪機構的工作原理,二、槽輪機構,2.組成 由帶有圓銷的撥盤、具有徑向槽的槽輪和機架組成。,結構簡單，工作可靠，在進入和退出嚙合時，槽輪的運動要比棘輪平穩(wěn)。,轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)。由于槽輪每次轉(zhuǎn)過的角度與槽數(shù)Z有關，要想改變其轉(zhuǎn)角大小，必須更換具有相應槽數(shù)的槽輪，使用不方便。,槽輪槽數(shù)不能過多，故槽輪轉(zhuǎn)角較大，當要求間歇運動的轉(zhuǎn)角小時，不應采用槽輪機構。,3.槽輪機構的特點,優(yōu)點：,缺點：,4.槽輪機構的類型及應用,根據(jù)槽輪徑向槽的開口在外緣或內(nèi)緣：,外嚙合式,內(nèi)嚙合式,兩軸轉(zhuǎn)向相反,兩軸轉(zhuǎn)向相同,根據(jù)機構中圓銷的數(shù)目：單圓銷、雙圓銷、多圓銷,空間槽輪機構,此種機構多用于兩軸相錯的分度間歇運動中。,與槽輪固聯(lián)的刀架上裝有六種刀具，