《汽車機械基礎(chǔ)》（精品課件）

汽車機械基礎(chǔ)機電工程系汽車機構(gòu)分析2021/8/231可修改歡迎下載精品課件第11章機構(gòu)的組成及汽車常用機構(gòu)研究內(nèi)容：

(1)研究機構(gòu)的組成及其具有確定運動的條件；

(2)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點進行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類；

(3)研究機構(gòu)的組成原理。

研究目的：在機構(gòu)設(shè)計中，需要知道機構(gòu)是怎樣組合起來的，而且在什么條件下才能實現(xiàn)確定的運動；對機構(gòu)組成原理的研究還可以為新機構(gòu)的創(chuàng)造提供途徑；通過對機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與分類，可以為舉一反三地研究機構(gòu)的運動分析和動力分析提供方便。2021/8/232可修改歡迎下載精品課件第一節(jié)機構(gòu)的組成與運動簡圖一、機構(gòu)的組成機構(gòu)是由各個具有確定相對運動的運動單元組成。

1.構(gòu)件構(gòu)件(link)—機器中每一個獨立的運動單元體。

2.運動副由兩個構(gòu)件組成的可動的聯(lián)接稱為運動副(kinematicspair)。例如軸與軸襯的配合，滑塊與導(dǎo)軌的接觸?；剞D(zhuǎn)副

移動副

2021/8/233可修改歡迎下載精品課件一、機構(gòu)的組成

兩齒輪輪齒的嚙合，球面與平面的接觸，圓柱與平面的接觸。齒輪副

2021/8/234可修改歡迎下載精品課件平面機構(gòu)構(gòu)件在同一平面或在相互平行的平面內(nèi)運動的機構(gòu)。（常用的機構(gòu)大多數(shù)為平面機構(gòu)）空間機構(gòu)至少有兩個構(gòu)件能在三維空間中相對運動。2021/8/235可修改歡迎下載精品課件

空間任意兩個構(gòu)件1與2，當(dāng)它們尚未構(gòu)起運動副之前，構(gòu)件1相對于構(gòu)件2共有6個相對運動的自由度。當(dāng)兩構(gòu)件以某種方式相聯(lián)接而構(gòu)成運動副，則兩者間的相對運動便受到一定的約束，其相對運動自由度減少的數(shù)目就等于該運動副所引入的約束的數(shù)目。兩構(gòu)件構(gòu)成運動副后所受到的約束數(shù)最少為1，而最多為5。二、自由度、約束與運動副自由度：約束：對獨立運動的限制構(gòu)件含有獨立運動的數(shù)目2021/8/236可修改歡迎下載精品課件運動副的分類：(1)按兩構(gòu)件的接觸情況進行分：點或線接觸而構(gòu)成的運動副統(tǒng)稱為高副；面接觸而構(gòu)成的運動副則稱為低副。(2)按兩構(gòu)件之間的相對運動的不同分：轉(zhuǎn)動副或回轉(zhuǎn)副、移動副、螺旋副、球面副、平面運動副、空間運動副。2021/8/237可修改歡迎下載精品課件運動副的符號轉(zhuǎn)動副：移動副：2021/8/238可修改歡迎下載精品課件凸輪副：齒輪副：運動副的符號2021/8/239可修改歡迎下載精品課件三、機構(gòu)運動簡圖

用簡單的線條和規(guī)定的符號表示組成機構(gòu)的構(gòu)件和運動副，并按一定的比例尺表示運動副的相對位置的簡單圖形稱為機構(gòu)運動簡圖。繪制步驟如下：

(1)分析機構(gòu)的運動情況，定出其原動部分、工作部分，搞清楚傳動部分。

(2)合理選擇投影面及原動件適當(dāng)?shù)耐队八矔r位置。

(3)選擇適當(dāng)?shù)谋壤?scale)。

(4)用簡單的線條和規(guī)定的符號繪圖。

(5)檢驗。2021/8/2310可修改歡迎下載精品課件顎式碎石機61AOF2345BDECab2021/8/2311可修改歡迎下載精品課件四、機構(gòu)具有確定運動的條件

機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數(shù)的數(shù)目，稱為機構(gòu)的自由度。機構(gòu)具有確定運動的條件：機構(gòu)的自由度必須大于或等于l，且機構(gòu)原動件的數(shù)目應(yīng)等于機構(gòu)的自由度的數(shù)目。

如圖，只有在給構(gòu)件4

確定運動規(guī)律后，此時系統(tǒng)才成為機構(gòu)。2021/8/2312可修改歡迎下載精品課件平面機構(gòu)自由度

平面機構(gòu)自由度計算公式（原動件數(shù)>F，機構(gòu)破壞）原動件數(shù)=機構(gòu)自由度2021/8/2313可修改歡迎下載精品課件鉸鏈五桿機構(gòu)：原動件數(shù)<機構(gòu)自由度數(shù)，機構(gòu)運動不確定（任意亂動）2021/8/2314可修改歡迎下載精品課件構(gòu)件間沒有相對運動機構(gòu)→剛性桁架

（多一個約束）超靜定桁架四、機構(gòu)具有確定運動的條件2021/8/2315可修改歡迎下載精品課件F≤0，構(gòu)件間無相對運動，不成為機構(gòu)。F>0，原動件數(shù)=F，運動確定原動件數(shù)<F，運動不確定原動件數(shù)>F，機構(gòu)破壞四、機構(gòu)具有確定運動的條件2021/8/2316可修改歡迎下載精品課件1.復(fù)合鉸鏈：兩個以上的構(gòu)件同在一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)接。若有m個構(gòu)件以復(fù)合鉸鏈(joint)相聯(lián)接時，其構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副數(shù)應(yīng)等于(m-1)個。

五、計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項2021/8/2317可修改歡迎下載精品課件2.局部自由度在有些機構(gòu)中，某些構(gòu)件所產(chǎn)生的局部運動，并不影響其他構(gòu)件的運動。我們把這種局部運動的自由度稱為局部自由度，如圖所示。在計算機構(gòu)的自由度時，應(yīng)從機構(gòu)自由度的計算公式中將局部自由度減去。

凸輪機構(gòu)三維實體圖五、計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項2021/8/2318可修改歡迎下載精品課件對于圖示凸輪機構(gòu)自由度為

F=3×3-2×4-0=1F=3×2-2×2-1=1五、計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項2021/8/2319可修改歡迎下載精品課件3.虛約束在機構(gòu)中，有些運動副帶入的約束，對機構(gòu)的運動實際上不起約束作用，我們把這類約束稱為虛約束。在計算機構(gòu)的自由度時應(yīng)將這類虛約束除去。機構(gòu)中的虛約束常發(fā)生在下列情況：

1)在機構(gòu)中如果兩構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副聯(lián)接其聯(lián)接點的運動軌跡重合，則該聯(lián)接將帶入1個虛約束。

F=3*n—2Pl—Ph=3*4—2*6=0錯

F=3*n—2Pl—Ph=3*3—2*4=1對多余約束五、計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項2021/8/2320可修改歡迎下載精品課件2)如果兩構(gòu)件在多處接觸而構(gòu)成移動副，且移動方向彼此平行(如圖2-14所示)，則只能算一個移動副。

圖2-14五、計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項2021/8/2321可修改歡迎下載精品課件

如果兩構(gòu)件在多處相配合而構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，且轉(zhuǎn)動軸線重合(如2-15所示)，則只能算一個轉(zhuǎn)動副（轉(zhuǎn)動軸線重合）。圖2-15五、計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項2021/8/2322可修改歡迎下載精品課件

如果兩構(gòu)件在多處相接觸而構(gòu)成平面高副，且各接觸點處的公法線彼此重合(如圖2-16所示)，則只能算一個平面高副（機構(gòu)對稱）。圖2-16五、計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項2021/8/2323可修改歡迎下載精品課件3)在機構(gòu)運動的過程中，若兩構(gòu)件上某兩點之間的距離始終保持不變，則如用雙轉(zhuǎn)動副桿將此兩點相聯(lián)，也將帶入1個虛約束，圖2-17所示。

F=3*n-2Pl-Ph=3*4-2*6=0錯

F=3*n-2Pl-Ph=3*3-2*4=1對圖2-17五、計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項2021/8/2324可修改歡迎下載精品課件4)在機構(gòu)中，某些不影響機構(gòu)運動傳遞的重復(fù)部分所帶入的約束亦為虛約束（軌跡重合）。F=3*n-2Pl-Ph=3*5-2*5-6=-1錯F=3*n-2Pl-Ph=3*3-2*3-2=2對圖2-18五、計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項2021/8/2325可修改歡迎下載精品課件第二節(jié)平面連桿機構(gòu)一、平面連桿機構(gòu)：用低副連接而成的平面機構(gòu)。平面連桿機構(gòu)的特點：1、能實現(xiàn)多種運動形式。如：轉(zhuǎn)動，擺動，移動，平面運動2、運動副為低副：面接觸：①承載能力大；②便于潤滑。壽命長幾何形狀簡單——便于加工，成本低。運動規(guī)律豐富，可以滿足不同軌跡的要求2021/8/2326可修改歡迎下載精品課件平面連桿機構(gòu)的特點3.缺點：

1)有較長的運動鏈，使連桿機構(gòu)產(chǎn)生較大的積累誤差，降低機械效率。

2)連桿及滑塊的質(zhì)心都在作變速運動，它們所產(chǎn)生的慣性力難于用一般的平衡方法加以消除，增加機構(gòu)的動載荷。所以連桿機構(gòu)一般不宜用于高速傳動。

3)只能近似實現(xiàn)給定的運動規(guī)律；

4)設(shè)計復(fù)雜2021/8/2327可修改歡迎下載精品課件一、平面連桿機構(gòu)

連桿機構(gòu)在實際中用處較多，如圖a中的機械手驅(qū)動機構(gòu)，圖b中的溜冰鞋剎車機構(gòu)和圖c中的夾子驅(qū)動機構(gòu)。abc2021/8/2328可修改歡迎下載精品課件所有運動副均為轉(zhuǎn)動副的平面四桿機構(gòu)二、平面四桿機構(gòu)的基本型式一、鉸鏈四桿機構(gòu)：2021/8/2329可修改歡迎下載精品課件4—機架1，3—連架桿→定軸轉(zhuǎn)動2—連桿→平面運動整轉(zhuǎn)副：二構(gòu)件相對運動為整周轉(zhuǎn)動。擺動副：二構(gòu)件相對運動不為整周轉(zhuǎn)動。一、鉸鏈四桿機構(gòu)2021/8/2330可修改歡迎下載精品課件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式：1）曲柄搖桿機構(gòu)2）雙曲柄機構(gòu)3）雙搖桿機構(gòu)曲柄：作整周轉(zhuǎn)動的連架桿搖桿：非整周轉(zhuǎn)動的連架桿一、鉸鏈四桿機構(gòu)2021/8/2331可修改歡迎下載精品課件1.曲柄搖桿機構(gòu)

在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩個這架稈中一個為曲柄，另一個為搖桿，則此四桿機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu)；當(dāng)曲柄為原動件，搖桿為從動件時，可將曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變成搖桿的往復(fù)擺動。2021/8/2332可修改歡迎下載精品課件2.雙曲柄機構(gòu)

在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩個這架桿都是曲柄，則稱為雙曲柄機構(gòu)。在雙曲柄機構(gòu)中，若其相對兩桿平行且相等，則成為平行四邊形機構(gòu)。2021/8/2333可修改歡迎下載精品課件

鉸鏈四桿機構(gòu)中兩連架桿都是搖桿，則稱為雙搖桿機構(gòu)(double-rockermechanism)。3.雙搖桿機構(gòu)2021/8/2334可修改歡迎下載精品課件二、鉸鏈四桿機構(gòu)的演化2021/8/2335可修改歡迎下載精品課件1.曲柄滑塊機構(gòu)偏距ee≠0，偏置曲柄滑塊機構(gòu)e=0，對心曲柄滑塊機構(gòu)2021/8/2336可修改歡迎下載精品課件構(gòu)件3為機架——移動導(dǎo)桿曲柄滑塊機構(gòu)：構(gòu)件4為機架——曲柄滑塊構(gòu)件1為機架——轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿構(gòu)件2為機架——曲柄搖塊1.曲柄滑塊機構(gòu)2021/8/2337可修改歡迎下載精品課件四、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本性質(zhì)1.平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件若1和4能繞A整周相對轉(zhuǎn)動，則存在兩個特殊位置

a+d≤b+c(1)b<c+d-a即a+b≤c+d(2)c<b+d-a即a+c≤b+d(3)2021/8/2338可修改歡迎下載精品課件a+d≤b+c(1)b<c+d-a即a+b≤c+d(2)c<b+d-a即a+c≤b+d(3)(1)+(2)得2a+b+d≤2c+b+d即a≤c(1)+(3)得a≤b;(2)+(3)得a≤d

由此可見：兩構(gòu)件作整周相對轉(zhuǎn)動的條件：(整轉(zhuǎn)副存在的條件)

（1）此兩構(gòu)件中必有一構(gòu)件為運動鏈中的最短構(gòu)件。（2）最短構(gòu)件與最長構(gòu)件的長度之和小于等于其它兩構(gòu)件長度之和。（桿長之和的條件）1.平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件2021/8/2339可修改歡迎下載精品課件鉸鏈四桿機構(gòu)分為兩大類：（1）最短構(gòu)件與最長構(gòu)件的長度之和大于其他兩構(gòu)件長度之和，所有運動副均為擺動副，均為雙搖桿機構(gòu)。（2）最短構(gòu)件與最長構(gòu)件的長度之和小于等于其他兩構(gòu)件長度之和，最短構(gòu)件上兩個轉(zhuǎn)動副均為整轉(zhuǎn)副。取最短構(gòu)件為機架——雙曲柄機構(gòu)取最短構(gòu)件任一相鄰構(gòu)件為機架——曲柄搖桿機構(gòu)取最短構(gòu)件對面的構(gòu)件為機架——雙搖桿機構(gòu)2021/8/2340可修改歡迎下載精品課件曲柄滑塊機構(gòu)有曲柄的條件：△AC1E：b-a>e△AC2E：a+b>e即有曲柄的條件:b>a+ee=0,b>a2021/8/2341可修改歡迎下載精品課件

原動件作勻速轉(zhuǎn)動，從動件作往復(fù)運動的機構(gòu)，從動件正行程和反行程的平均速度不相等。二、行程速度變化系數(shù)1、機構(gòu)的急回運動特性：2、行程速度變化系數(shù)2021/8/2342可修改歡迎下載精品課件從動件慢行程快行程∴極位夾角θ（<C2AC1）（其值與構(gòu)件尺寸有關(guān)，可能<90°，>90°）

2021/8/2343可修改歡迎下載精品課件曲柄滑塊機構(gòu)：擺動導(dǎo)桿機構(gòu)：2021/8/2344可修改歡迎下載精品課件三、壓力角和傳動角1、壓力角α

從動件上某點的受力方向與從動件上該點速度方向的所夾的銳角。2021/8/2345可修改歡迎下載精品課件4、壓力角的計算2、傳動角γ，P與Pn夾角，（經(jīng)常用γ衡量機構(gòu)的傳動質(zhì)量）3、許用壓力角一般：三、壓力角和傳動角2021/8/2346可修改歡迎下載精品課件四、死點位置：1、機構(gòu)停在死點位置，不能起動。運轉(zhuǎn)時，靠慣性沖過死點。2、利用死點實例2021/8/2347可修改歡迎下載精品課件死點的應(yīng)用2021/8/2348可修改歡迎下載精品課件9、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。03-2月-2303-2月-23Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。***2/3/20234:30:21PM11、人總是珍惜為得到。03-2月-23**Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。*