汽車機械基礎(chǔ)項目六常用機構(gòu)課件

1、項目六 汽車常用機構(gòu)活動一 平面機構(gòu)的組成 活動二 平面連桿機構(gòu)活動三 凸輪機構(gòu)一、機構(gòu)的組成及相關(guān)概念1.機器 現(xiàn)在機器一般由動力裝置、傳動裝置、執(zhí)行裝置和操縱、控制及輔助裝置四大部分組成 。2.機構(gòu) 由若干具有確定相對運動的實體組成，用來傳遞力、運動或轉(zhuǎn)換運動形式的系統(tǒng)稱為機構(gòu) 。 組成機構(gòu)的具有確定相對運動的實體，稱為構(gòu)件。 活動一 平面機構(gòu)的組成 機械是機器和機構(gòu)的總稱。從制造角度來分析，機器是若干零件組成的。零件是指機器的制造單元，如齒輪、曲軸、螺栓、箱體等。從運動角度來分析，可以把機器看成是由若干構(gòu)件組成的。構(gòu)件是機器的運動單元。構(gòu)件可以是一個零件(如圖6-4內(nèi)燃機的曲軸)，也可是

2、多個零件的剛性組合體(如圖6-5內(nèi)燃機的連桿)。 零件又可分為兩類：一類是在各種機器中都可能用到的了零件，稱為通用零件，如螺母、螺栓、齒輪、凸輪等；另一類則是在特定類型機器中才能用到的零件，稱為專用零件，如曲軸、活塞等。 二、運動副1.構(gòu)件的自由度、約束與運動副 自由度是構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運動。任何一個構(gòu)件在空間自由運動均有六個自由度，即可描述為在直角坐標系內(nèi)沿著三個坐標軸的移動和繞三個坐標軸的轉(zhuǎn)動。所以一個做平面運動的構(gòu)件，只有三個自由度。 對物體運動的限度稱為約束。 兩構(gòu)件之間直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的連接稱為運動副。 2.運動副的分類 根據(jù)組成運動的兩構(gòu)件之間的相對運動是平面運動還是

3、空間運動，運動副可以分為平面運動副和空間運動副。兩構(gòu)件之間不外乎通過點、線、面來接觸。按兩構(gòu)件間的接觸特性，通常將平面運動副分為低副和高副兩大類。 (1)低副 兩構(gòu)件之間通過面接觸形成的運動副稱為低副。根據(jù)它們之間的相對運動是轉(zhuǎn)動還是移動，又可分為轉(zhuǎn)動副和移動副。 (2)高副 兩構(gòu)件之間通過點或者先接觸組成的運動副稱為高副。 三、平面機構(gòu)運動簡圖 按一定比例確定運動副的位置，并用特定的構(gòu)件和運動副符號及線條繪制圖形，這種表示機構(gòu)運動特征的簡單圖形稱為機構(gòu)運動簡圖。 1.組成機構(gòu)的構(gòu)件分類 根據(jù)機構(gòu)運動時構(gòu)件的運動情況不同，可將構(gòu)件分為三類。 (1)機架 機構(gòu)中固定不動的構(gòu)件稱為機架，用來支撐其

4、它活動構(gòu)件。如圖4-1中的氣缸體。 (2)主動件 機構(gòu)中接受外部給定運動規(guī)律的活動構(gòu)件稱為主動件或運動件，一般與機架相連。如圖4-1中的活塞。 (3)從動件 機構(gòu)中隨主動件運動而運動的所有活動構(gòu)件稱為從動件。 2.機構(gòu)運動簡圖的符號 3.機構(gòu)運動簡圖的繪制機構(gòu)運動簡圖的繪制可按以下步驟進行：(1)觀察機構(gòu)的實際結(jié)構(gòu)，分析機構(gòu)運動情況，確定機架、原動件和從動件。(2)由原動件開始，順著運動傳遞路線，依次分析構(gòu)件間的相對運動形式，確定運動副的類型。(3)以與構(gòu)件運動平面相平行的平面作為繪制運動簡圖的平面，用規(guī)定的線條和符號按比例尺繪制圖形，即機構(gòu)運動簡圖。 四、機構(gòu)具有確定運動的條件1.平面機構(gòu)的

5、自由度 機構(gòu)相對于其機架所具有的獨立運動數(shù)目稱為機構(gòu)的自由度。若以F表示平面運動機構(gòu)的自由度數(shù)，n表示機構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)，機構(gòu)中共有低副的個數(shù)為PL，高副的個數(shù)為PH，則平面機構(gòu)自由度的計算公式為 2.計算機構(gòu)自由度的注意事項(1)復合鉸鏈 (2)局部自由度 (3)虛約束一、平面四桿機構(gòu)類型與應(yīng)用 平面連桿機構(gòu)常以其所含的構(gòu)件(桿)數(shù)來命名，如四桿機構(gòu)、五桿機構(gòu)等等。平面四桿機構(gòu)是最基本、最簡單的平面連桿機構(gòu)，可分為鉸鏈四桿機構(gòu)和含有移動副的四桿機構(gòu)。1.鉸鏈四桿機構(gòu) 各個構(gòu)件之間全部用轉(zhuǎn)動副連接的四桿機構(gòu)稱為鉸鏈四桿機構(gòu)。根據(jù)運動形式的不同，鉸鏈四桿機構(gòu)可分為曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機

6、構(gòu)三種類型。 活動二 平面連桿機構(gòu)(2)鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判別 鉸鏈四桿機構(gòu)的類型與機構(gòu)中是否存在曲柄有關(guān)?？梢哉撟C，必須同時具備以下兩個條件，鉸鏈四桿機構(gòu)中才會存在曲柄： 1)最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和； 2)連架桿與機架必有一個是最短桿。 根據(jù)曲柄存在的條件，還可得如下結(jié)論：如果鉸鏈四桿機構(gòu)中，最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，那么： 1)取與最短桿相鄰的桿做機架時，該機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)(圖8-26a)； 2)取最短桿為機架時，該機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)(圖8-26b)； 3)取與最短桿相對的桿為機架時，該機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)(圖8-26c)。 2.含有移動副的四

7、桿機構(gòu) 二、平面四桿機構(gòu)的基本特性及設(shè)計 1. 急回特性在曲柄搖桿機構(gòu)中，當曲柄為原動件并作等速轉(zhuǎn)動時，從動搖桿空回行程的平均角速度大于其工作行程的平均角速度，搖桿的這種運動特性稱為急回特性。曲柄搖桿機構(gòu)的運動過程如圖所示。搖桿在兩極限位置間的夾角稱為搖桿的擺角。搖桿處于兩極限位置時，主動件曲柄所夾的銳角稱為極位夾角。 曲柄搖桿機構(gòu)的急回特性 急回特性相對程度用行程速比系數(shù)K（即從動件空回行程的平均速度v2與工作行程的平均速度v1的比值）來表示，上式表明：機構(gòu)要具有急回特性則必有k1 ，即0 ;k值愈大，機構(gòu)急回特性愈明顯，k值的大小取決于極位夾角的大小。愈大，k值愈大；反之，愈小，k值愈小。

8、若=00，則k=1，機構(gòu)沒有急回特性。將上式整理后，可得極位夾角的計算公式設(shè)計新機器時，總是根據(jù)機械的急回特性要求先給出K值，然后按（2-2）式算出極位夾角，再確定各構(gòu)件的尺寸。極位夾角 的大小也可由作圖法（曲柄于連桿兩共線位置之間的夾角）求得。2. 死點位置如圖所示，曲柄搖桿機構(gòu)以搖桿CD作為主動件，而曲柄AB為從動件時，則當搖桿處于極限位置時，連桿BC與曲柄AB共線，此時在主動件上無論施加多大的驅(qū)動力，連桿加給曲柄的力均通過鉸鏈中心A，此力對A點不產(chǎn)生力矩，所以都不能使曲柄轉(zhuǎn)動。機構(gòu)的這種位置稱為死點位置。機構(gòu)是否有死點取決于從動件與連桿是否有共線的位置。為使機構(gòu)正常運轉(zhuǎn)，應(yīng)設(shè)法避開死點。

9、在機構(gòu)設(shè)計時，一般采用安裝飛輪加大慣性或采用相同機構(gòu)錯位排列的方法，使機構(gòu)闖過死點。在機車車輪聯(lián)動機構(gòu)中，則是利用第三個平行曲柄來消除平行四邊形機構(gòu)在這種死點位置的運動不確定性。死點位置是搖桿作為主動件時曲柄搖桿機構(gòu)固有的特性，在此位置從動件會出現(xiàn)“頂死”現(xiàn)象，還可能出現(xiàn)運動不確定現(xiàn)象。工程上也常利用死點來工作。如圖所示為機床夾具的夾緊機構(gòu)。機構(gòu)靜止于死點位置時，若不改變原動件，機構(gòu)具有保持原位置永遠不變的特性。3. 壓力角和傳動角 在不計運動副中摩擦和構(gòu)件質(zhì)量的情況下，機構(gòu)中從動件受力F方向和受力點絕對速度vC方向間所夾的銳角稱為機構(gòu)在此位置的壓力角。 如圖所示。壓力角是衡量機構(gòu)傳力效果的一

10、個標志。力F在vC方向的有效分力F=Fcos ，即壓力角愈小，有效分力愈大，對機構(gòu)的傳動愈為有利。機構(gòu)運轉(zhuǎn)時，壓力角是變化的，為了保證機構(gòu)具有較好的傳動特性，在設(shè)計四桿機構(gòu)時，要求最大壓力角小于許用壓力角，即max， 通常取50,此條件稱為機構(gòu)的傳力條件。壓力角的余角=900-，稱為機構(gòu)在此位置的傳動角，如上圖所示。對于連桿機構(gòu)，傳動角往往表現(xiàn)為連桿與從動件之間所夾的銳角，比較直觀，所以有時用傳動角來反映機構(gòu)的傳力性能較為方便。即壓力角越小，傳動角越大，機構(gòu)的傳力性能越好；反之， 越大，越小，機構(gòu)傳力越費勁，傳動效率越低。一、凸輪傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)、特點和應(yīng)用 凸輪機構(gòu)主要由凸輪、從動件和機架組成。凸輪是一個具有特殊曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它能控制從動件的運動規(guī)律，因此凸輪通常作主動件作等速轉(zhuǎn)動，當凸輪運動時，借助它的曲線輪廓(或凹槽)，可使從動件作預期的運動。凸輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，設(shè)計方