模塊一、汽車機械基礎簡介

1、汽車機械基礎汽車機械基礎引引 言言機械及其相關概念的識別機械及其相關概念的識別1平面機構的自由度計算平面機構的自由度計算 2一、機一、機 械械1、定義：、定義： 是人類在利用和轉變機械能進行生是人類在利用和轉變機械能進行生產(chǎn)時所使用的工具。產(chǎn)時所使用的工具。 項目一、機械及其相關概念的識別項目一、機械及其相關概念的識別2、作用：、作用： （1） 減輕體力勞動減輕體力勞動 （2）提高生產(chǎn)效率）提高生產(chǎn)效率 （3）提高產(chǎn)品質量）提高產(chǎn)品質量 （4）便于大規(guī)模生產(chǎn)）便于大規(guī)模生產(chǎn)3、 特征：特征：（1）都是人為的實物組合；）都是人為的實物組合；（2）組成機器的各實物之間具有確定的）組成機器的各實物之

2、間具有確定的 相對運動；相對運動；（3）能實現(xiàn)能量轉換或完成有用的機械功。）能實現(xiàn)能量轉換或完成有用的機械功。 二、機器的組成二、機器的組成v 機器的種類繁多。在生產(chǎn)中，常見的機機器的種類繁多。在生產(chǎn)中，常見的機器如汽車、拖拉機、電動機、各種機床等；器如汽車、拖拉機、電動機、各種機床等；在生活中，常用的機械如洗衣機、縫紉機、在生活中，常用的機械如洗衣機、縫紉機、電風扇、摩托車等。它們的構造、性能和用電風扇、摩托車等。它們的構造、性能和用途各不相同，但從機器的組成分析，又有其途各不相同，但從機器的組成分析，又有其共同點。共同點。圖圖1-1 牛頭刨床的傳動系統(tǒng)圖牛頭刨床的傳動系統(tǒng)圖圖圖1-2 單缸

3、四沖程內(nèi)燃機單缸四沖程內(nèi)燃機v1、機器、機器v 通常將機器和機構統(tǒng)稱為機械。構通常將機器和機構統(tǒng)稱為機械。構件是運動的單元，而零件是制造的單元。件是運動的單元，而零件是制造的單元。通常把為協(xié)同完成某一功能而裝配在一通常把為協(xié)同完成某一功能而裝配在一起的若干個零件的裝配體稱為部件，只起的若干個零件的裝配體稱為部件，只在某些特定類型的機器中才使用的零件，在某些特定類型的機器中才使用的零件，稱為專用零件。稱為專用零件。v 按照用途的不同，可把機器分為按照用途的不同，可把機器分為動力機器、工作機器和信息機器。動動力機器、工作機器和信息機器。動力機器用來實現(xiàn)其他形式的能量與機力機器用來實現(xiàn)其他形式的能量

4、與機械能間的轉換，工作機器用來做機械械能間的轉換，工作機器用來做機械功或搬動物品，即變換物料，信息機功或搬動物品，即變換物料，信息機器用來獲取或變換信息，器用來獲取或變換信息，現(xiàn)代機器一現(xiàn)代機器一般由動力裝置、傳動裝置、執(zhí)行裝置般由動力裝置、傳動裝置、執(zhí)行裝置和控制裝置四個部分組成和控制裝置四個部分組成。此外，還。此外，還有必要的輔助裝置。有必要的輔助裝置。1）動力裝置v 動力裝置是機器的動力來源，有電動機、動力裝置是機器的動力來源，有電動機、內(nèi)燃機、燃氣輪機、液壓馬達、氣功馬達等。內(nèi)燃機、燃氣輪機、液壓馬達、氣功馬達等。現(xiàn)代機器大多采用電動機，而內(nèi)燃機主要用現(xiàn)代機器大多采用電動機，而內(nèi)燃機主

5、要用于運輸機械、工程機械和農(nóng)業(yè)機械。于運輸機械、工程機械和農(nóng)業(yè)機械。2）傳動裝置v 傳動裝置將動力裝置的運動和動力變換傳動裝置將動力裝置的運動和動力變換成執(zhí)行裝置所需的運動形式、運動和動力參成執(zhí)行裝置所需的運動形式、運動和動力參數(shù)，并傳遞到執(zhí)行部分。機器中的傳動有機數(shù)，并傳遞到執(zhí)行部分。機器中的傳動有機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電力傳動。械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電力傳動。其中，機械傳動應用最多。其中，機械傳動應用最多。 3）執(zhí)行裝置v 執(zhí)行裝置是直接完成機器預定功能的工執(zhí)行裝置是直接完成機器預定功能的工作部分，如車床的卡盤和刀架，汽車的車輪，作部分，如車床的卡盤和刀架，汽車的車輪，船舶的

6、螺旋槳，帶式輸送機的輸送帶等。船舶的螺旋槳，帶式輸送機的輸送帶等。 4）控制及輔助裝置v 操縱和控制裝置用以控制機器的起動、操縱和控制裝置用以控制機器的起動、停車、正反轉、運動和動力參數(shù)改變及各執(zhí)停車、正反轉、運動和動力參數(shù)改變及各執(zhí)行裝置間的動作協(xié)調等。自動化機器的控制行裝置間的動作協(xié)調等。自動化機器的控制系統(tǒng)能使機器進行自動檢測、自動數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能使機器進行自動檢測、自動數(shù)據(jù)處理和顯示、自動控制和調節(jié)、故障診斷、自動和顯示、自動控制和調節(jié)、故障診斷、自動保護等。輔助裝置則有照明、潤滑、冷卻裝保護等。輔助裝置則有照明、潤滑、冷卻裝置等。置等。 2、機構 由若干個具有確定相對運動的構件組合由若

7、干個具有確定相對運動的構件組合而成，用來傳遞并轉換力和運動，實現(xiàn)運動而成，用來傳遞并轉換力和運動，實現(xiàn)運動形式或速度的變化。形式或速度的變化。 3、構件 根據(jù)機器的功能和結構要求，某些零件根據(jù)機器的功能和結構要求，某些零件需剛性聯(lián)結成一個整體，成為機器中運動的需剛性聯(lián)結成一個整體，成為機器中運動的基本單元體?；締卧w。知識擴展知識擴展-汽車結構分析汽車結構分析汽車的基本結構汽車的基本結構n發(fā)動機n底盤n車身n電氣設備一、發(fā)動機的結構認識一、發(fā)動機的結構認識v作用：使供入其中的燃料燃燒而產(chǎn)生動力。現(xiàn)代汽車廣泛采用往復活作用：使供入其中的燃料燃燒而產(chǎn)生動力?，F(xiàn)代汽車廣泛采用往復活塞式內(nèi)燃發(fā)動機。

8、塞式內(nèi)燃發(fā)動機。v構成構成曲柄連桿機構曲柄連桿機構配氣機構配氣機構燃料供給系燃料供給系點火系點火系潤滑系潤滑系冷卻系冷卻系起動系起動系曲柄連桿機構配氣機構兩大機構兩大機構五大系統(tǒng)五大系統(tǒng)v作用：形成汽車的整體造型作用：形成汽車的整體造型, ,接受發(fā)動機接受發(fā)動機傳來的動力，使汽車產(chǎn)生運動，并保證汽傳來的動力，使汽車產(chǎn)生運動，并保證汽車按照駕駛員的操縱正常行駛。車按照駕駛員的操縱正常行駛。v 組成組成傳動系傳動系行駛系行駛系轉向系轉向系制動系制動系 二、底盤的結構認識二、底盤的結構認識v車身是駕駛員的工作場所，也是容納乘客車身是駕駛員的工作場所，也是容納乘客和貨物的場所。車身應對駕駛員提供便利和

9、貨物的場所。車身應對駕駛員提供便利的工作條件，對乘客提供舒適安全的環(huán)境的工作條件，對乘客提供舒適安全的環(huán)境或保護貨物完好無損?；虮Ｗo貨物完好無損。v良好的形狀：空氣動力學性能，減少阻力良好的形狀：空氣動力學性能，減少阻力v美觀的造型：符合人們的審美觀點美觀的造型：符合人們的審美觀點三、車身的認識三、車身的認識v由電源組、發(fā)動機起動系和點火系、汽車由電源組、發(fā)動機起動系和點火系、汽車照明和信號裝置等組成。此外，現(xiàn)代汽車照明和信號裝置等組成。此外，現(xiàn)代汽車上愈來愈多地裝用各種電子設備：微處理上愈來愈多地裝用各種電子設備：微處理機、中央計算機系統(tǒng)及各種人工智能裝置機、中央計算機系統(tǒng)及各種人工智能裝置

10、等，顯著地提高了汽車的性能。等，顯著地提高了汽車的性能。四、電氣設備的認識四、電氣設備的認識項目二項目二 平面機構的自由度計算平面機構的自由度計算一、機構的組成及分類一、機構的組成及分類 機構是具有確定相對運動的構件的組機構是具有確定相對運動的構件的組合，組成機構的目的是為了使機構按照預合，組成機構的目的是為了使機構按照預定的要求進行有規(guī)律的運動。定的要求進行有規(guī)律的運動。 任務一任務一 運動副認識運動副認識1 1、組成：、組成： 機架機架機構中的固定構件稱為機架，它機構中的固定構件稱為機架，它 的作用是支撐運動構件；的作用是支撐運動構件； 主動件主動件由外界給定運動規(guī)律的構件稱由外界給定運動

11、規(guī)律的構件稱 為主動件，一般主動件與機為主動件，一般主動件與機架架 相連；相連； 從動件從動件除主動件以外的全部活動構件除主動件以外的全部活動構件 稱為從動件。稱為從動件。 所謂平面機構，是指組成機構的所有所謂平面機構，是指組成機構的所有構件均在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運構件均在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動的機構；否則就稱為空間機構。工程中動的機構；否則就稱為空間機構。工程中常用的機構大多數(shù)屬于平面機構，本章只常用的機構大多數(shù)屬于平面機構，本章只討論平面機構。討論平面機構。2 2、分類、分類二、運動副二、運動副1 1、運動副的概念、運動副的概念v 兩構件之間既兩構件之間既直接接觸直接接觸，

12、并能產(chǎn)生，并能產(chǎn)生一定一定相對運動相對運動的聯(lián)接方式稱為運動副。的聯(lián)接方式稱為運動副。圖圖2-1 2-1 運動副運動副2、運動副的分類v 兩個構件組成的運動副，通常用三兩個構件組成的運動副，通常用三種接觸形式聯(lián)接起來，即點接觸、線接種接觸形式聯(lián)接起來，即點接觸、線接觸和面接觸。按照接觸的特性，通常把觸和面接觸。按照接觸的特性，通常把平面運動副分為低副和高副兩大類。平面運動副分為低副和高副兩大類。v1 1）低副）低副 兩構件通過兩構件通過面面接觸組成的運動副稱為低副。接觸組成的運動副稱為低副。 轉動副轉動副 移動副移動副v2 2）高副）高副 兩構件以兩構件以點、線點、線的形式相接觸而組成的運動的

13、形式相接觸而組成的運動 副稱為高副。副稱為高副。 齒輪齒輪副副 凸輪凸輪副副3、機構運動簡圖的符號1 1）構件的表示方法）構件的表示方法v 軸、桿、連桿通常用一根直線表示，軸、桿、連桿通常用一根直線表示，兩端畫出運動副的符號，如圖兩端畫出運動副的符號，如圖2-2(a)2-2(a)所所示；若構件固聯(lián)在一起，則涂以焊縫記示；若構件固聯(lián)在一起，則涂以焊縫記號。號。 圖圖2-2 2-2 構件的表示構件的表示2）運動副的表示方法v 兩個構件組成的轉動副和移動副的兩個構件組成的轉動副和移動副的表示方法分別如圖表示方法分別如圖2-3(a)2-3(a)、(b) (b) 所示。所示。 圖圖2-3 2-3 低副的

14、表示方法低副的表示方法圖圖2-4 2-4 高副的表示方法高副的表示方法2112v 從機構運動簡圖可以了解機構的組從機構運動簡圖可以了解機構的組成和類型，即機構中構件的類型和數(shù)目、成和類型，即機構中構件的類型和數(shù)目、運動副的類型和數(shù)目以及運動副的相對運動副的類型和數(shù)目以及運動副的相對位置。利用機構運動簡圖可以表達一部位置。利用機構運動簡圖可以表達一部復雜機器的傳動原理，可以進行機構的復雜機器的傳動原理，可以進行機構的運動和動力分析。運動和動力分析。 三、平面機構運動簡圖 v下述步驟進行下述步驟進行: :（1 1）分析機構的結構和運動情況）分析機構的結構和運動情況（2 2）確定構件、運動副的類型數(shù)

15、目）確定構件、運動副的類型數(shù)目（3 3）選擇視圖平面）選擇視圖平面（4 4）選定適當?shù)谋壤撸┻x定適當?shù)谋壤?l l，繪制機，繪制機 構運動簡圖構運動簡圖1 1、自由度與約束條件、自由度與約束條件v 一個作平面運動的自由構件具有三一個作平面運動的自由構件具有三個自由度。對構件獨立運動所加的限制個自由度。對構件獨立運動所加的限制稱為約束，自由度減少的個數(shù)等于約束稱為約束，自由度減少的個數(shù)等于約束的數(shù)目。的數(shù)目。v 運動副所引入的約束的數(shù)目與其類運動副所引入的約束的數(shù)目與其類型有關。低副引入兩個約束，減少兩個型有關。低副引入兩個約束，減少兩個自由度。自由度。任務二任務二 平面機構的自由度計算平面

16、機構的自由度計算v 在平面機構中，每個低副引入兩個在平面機構中，每個低副引入兩個約束，使構件失去兩個自由度；每個高約束，使構件失去兩個自由度；每個高副引入一個約束，使構件失去一個自由副引入一個約束，使構件失去一個自由度。度。2 2、平面機構的自由度的計算、平面機構的自由度的計算 n n個活動構件：自由度為個活動構件：自由度為3n3n P PL個低副：個低副： 限制限制 2P2PL L個自由度個自由度 P PH H個高副：個高副： 限制限制 P PH H 個自由度個自由度 因此，該機構相對于固定構件的自由度數(shù)應因此，該機構相對于固定構件的自由度數(shù)應為活動構件的自由度數(shù)與引入運動副減少的自為活動構

17、件的自由度數(shù)與引入運動副減少的自由度數(shù)之差，該差值稱為機構的自由度，并以由度數(shù)之差，該差值稱為機構的自由度，并以F F表示，表示， F=3n- 2PF=3n- 2PL L-P-PH HCBDA例例1 1 計算圖計算圖2-52-5機構的自由度機構的自由度F=3n-2PL-PH =33-24-0 =13、注意事項1 1）復合鉸鏈：兩個以上個構件在同一條）復合鉸鏈：兩個以上個構件在同一條軸線上形成的轉動副。由軸線上形成的轉動副。由K K個構件組成的個構件組成的復合鉸鏈包含的轉動副數(shù)目應為（復合鉸鏈包含的轉動副數(shù)目應為（K-1K-1）個個 圖圖2-6 復合鉸鏈復合鉸鏈 例例2 2 試計算圖試計算圖2-

18、72-7所示振動式輸送機的自由度。所示振動式輸送機的自由度。LH323 52701Fnpp2）局部自由度v 機構中某些不影響整個機構運動的機構中某些不影響整個機構運動的自由度，稱為局部自由度。在計算機構自由度，稱為局部自由度。在計算機構自由度時應將局部自由度除去不計。自由度時應將局部自由度除去不計。圖圖2-8 凸輪機構凸輪機構3 3）虛約束）虛約束 重復而不起獨立限制作用的約束稱為重復而不起獨立限制作用的約束稱為虛約虛約束束。計算機構的自由度時，虛約束應除去不計。計算機構的自由度時，虛約束應除去不計。 兩構件構成多個導路平行的移動副兩構件構成多個導路平行的移動副 兩構件組成多個軸線互相重合的轉動副兩構件組成多個軸線互相重合的轉動副機構中存在對傳遞運動不起獨立作用的對稱部分機構中存在對傳遞運動不起獨立作用的對稱部分軌跡重合：在機構中，若被聯(lián)接到機構上的構軌跡重合：在機構中，若被聯(lián)接到機構