模塊一、汽車機(jī)械基礎(chǔ)簡(jiǎn)介

汽車機(jī)械基礎(chǔ)引言機(jī)械及其相關(guān)概念的識(shí)別§1平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算

§2一、機(jī)械1、定義：是人類在利用和轉(zhuǎn)變機(jī)械能進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)所使用的工具。

項(xiàng)目一、機(jī)械及其相關(guān)概念的識(shí)別2、作用：（1）減輕體力勞動(dòng)（2）提高生產(chǎn)效率（3）提高產(chǎn)品質(zhì)量（4）便于大規(guī)模生產(chǎn)3、特征：（1）都是人為的實(shí)物組合；（2）組成機(jī)器的各實(shí)物之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；（3）能實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或完成有用的機(jī)械功。二、機(jī)器的組成

機(jī)器的種類繁多。在生產(chǎn)中，常見的機(jī)器如汽車、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、各種機(jī)床等；在生活中，常用的機(jī)械如洗衣機(jī)、縫紉機(jī)、電風(fēng)扇、摩托車等。它們的構(gòu)造、性能和用途各不相同，但從機(jī)器的組成分析，又有其共同點(diǎn)。圖1-1牛頭刨床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖圖1-2單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)1、機(jī)器

通常將機(jī)器和機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為機(jī)械。構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)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起的若干個(gè)零件的裝配體稱為部件，只在某些特定類型的機(jī)器中才使用的零件，稱為專用零件。

按照用途的不同，可把機(jī)器分為動(dòng)力機(jī)器、工作機(jī)器和信息機(jī)器。動(dòng)力機(jī)器用來(lái)實(shí)現(xiàn)其他形式的能量與機(jī)械能間的轉(zhuǎn)換，工作機(jī)器用來(lái)做機(jī)械功或搬動(dòng)物品，即變換物料，信息機(jī)器用來(lái)獲取或變換信息，現(xiàn)代機(jī)器一般由動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行裝置和控制裝置四個(gè)部分組成。此外，還有必要的輔助裝置。1）動(dòng)力裝置

動(dòng)力裝置是機(jī)器的動(dòng)力來(lái)源，有電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、液壓馬達(dá)、氣功馬達(dá)等?，F(xiàn)代機(jī)器大多采用電動(dòng)機(jī)，而內(nèi)燃機(jī)主要用于運(yùn)輸機(jī)械、工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械。2）傳動(dòng)裝置

傳動(dòng)裝置將動(dòng)力裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力變換成執(zhí)行裝置所需的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，并傳遞到執(zhí)行部分。機(jī)器中的傳動(dòng)有機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和電力傳動(dòng)。其中，機(jī)械傳動(dòng)應(yīng)用最多。3）執(zhí)行裝置

執(zhí)行裝置是直接完成機(jī)器預(yù)定功能的工作部分，如車床的卡盤和刀架，汽車的車輪，船舶的螺旋槳，帶式輸送機(jī)的輸送帶等。4）控制及輔助裝置

操縱和控制裝置用以控制機(jī)器的起動(dòng)、停車、正反轉(zhuǎn)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)改變及各執(zhí)行裝置間的動(dòng)作協(xié)調(diào)等。自動(dòng)化機(jī)器的控制系統(tǒng)能使機(jī)器進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)數(shù)據(jù)處理和顯示、自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)、故障診斷、自動(dòng)保護(hù)等。輔助裝置則有照明、潤(rùn)滑、冷卻裝置等。2、機(jī)構(gòu)

由若干個(gè)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組合而成，用來(lái)傳遞并轉(zhuǎn)換力和運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式或速度的變化。3、構(gòu)件

根據(jù)機(jī)器的功能和結(jié)構(gòu)要求，某些零件需剛性聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體，成為機(jī)器中運(yùn)動(dòng)的基本單元體。知識(shí)擴(kuò)展----汽車結(jié)構(gòu)分析汽車的基本結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)底盤車身電氣設(shè)備一、發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)作用：使供入其中的燃料燃燒而產(chǎn)生動(dòng)力?，F(xiàn)代汽車廣泛采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)燃料供給系點(diǎn)火系潤(rùn)滑系冷卻系起動(dòng)系曲柄連桿機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)兩大機(jī)構(gòu)五大系統(tǒng)作用：形成汽車的整體造型,接受發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的動(dòng)力，使汽車產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，并保證汽車按照駕駛員的操縱正常行駛。

組成傳動(dòng)系行駛系轉(zhuǎn)向系制動(dòng)系二、底盤的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)車身是駕駛員的工作場(chǎng)所，也是容納乘客和貨物的場(chǎng)所。車身應(yīng)對(duì)駕駛員提供便利的工作條件，對(duì)乘客提供舒適安全的環(huán)境或保護(hù)貨物完好無(wú)損。良好的形狀：空氣動(dòng)力學(xué)性能，減少阻力美觀的造型：符合人們的審美觀點(diǎn)三、車身的認(rèn)識(shí)由電源組、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系和點(diǎn)火系、汽車照明和信號(hào)裝置等組成。此外，現(xiàn)代汽車上愈來(lái)愈多地裝用各種電子設(shè)備：微處理機(jī)、中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及各種人工智能裝置等，顯著地提高了汽車的性能。四、電氣設(shè)備的認(rèn)識(shí)項(xiàng)目二平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算一、機(jī)構(gòu)的組成及分類

機(jī)構(gòu)是具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的組合，組成機(jī)構(gòu)的目的是為了使機(jī)構(gòu)按照預(yù)定的要求進(jìn)行有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)。

任務(wù)一運(yùn)動(dòng)副認(rèn)識(shí)1、組成：①機(jī)架——機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件稱為機(jī)架，它的作用是支撐運(yùn)動(dòng)構(gòu)件；②主動(dòng)件——由外界給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的構(gòu)件稱為主動(dòng)件，一般主動(dòng)件與機(jī)架相連；③從動(dòng)件——除主動(dòng)件以外的全部活動(dòng)構(gòu)件稱為從動(dòng)件。

所謂平面機(jī)構(gòu)，是指組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件均在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)；否則就稱為空間機(jī)構(gòu)。工程中常用的機(jī)構(gòu)大多數(shù)屬于平面機(jī)構(gòu)，本章只討論平面機(jī)構(gòu)。2、分類二、運(yùn)動(dòng)副1、運(yùn)動(dòng)副的概念兩構(gòu)件之間既直接接觸，并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接方式稱為運(yùn)動(dòng)副。圖2-1運(yùn)動(dòng)副2、運(yùn)動(dòng)副的分類

兩個(gè)構(gòu)件組成的運(yùn)動(dòng)副，通常用三種接觸形式聯(lián)接起來(lái)，即點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸。按照接觸的特性，通常把平面運(yùn)動(dòng)副分為低副和高副兩大類。1）低副兩構(gòu)件通過(guò)面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。

①

轉(zhuǎn)動(dòng)副②移動(dòng)副2）高副兩構(gòu)件以點(diǎn)、線的形式相接觸而組成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。①齒輪副②凸輪副3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的符號(hào)1）構(gòu)件的表示方法軸、桿、連桿通常用一根直線表示，兩端畫出運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)，如圖2-2(a)所示；若構(gòu)件固聯(lián)在一起，則涂以焊縫記號(hào)。圖2-2構(gòu)件的表示2）運(yùn)動(dòng)副的表示方法

兩個(gè)構(gòu)件組成的轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副的表示方法分別如圖2-3(a)、(b)所示。圖2-3低副的表示方法圖2-4高副的表示方法

從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖可以了解機(jī)構(gòu)的組成和類型，即機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的類型和數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目以及運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置。利用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖可以表達(dá)一部復(fù)雜機(jī)器的傳動(dòng)原理，可以進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析。三、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖下述步驟進(jìn)行:（1）分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)情況（2）確定構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副的類型數(shù)目（3）選擇視圖平面（4）選定適當(dāng)?shù)谋壤遧，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1、自由度與約束條件一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有三個(gè)自由度。對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所加的限制稱為約束，自由度減少的個(gè)數(shù)等于約束的數(shù)目。運(yùn)動(dòng)副所引入的約束的數(shù)目與其類型有關(guān)。低副引入兩個(gè)約束，減少兩個(gè)自由度。任務(wù)二平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算

在平面機(jī)構(gòu)中，每個(gè)低副引入兩個(gè)約束，使構(gòu)件失去兩個(gè)自由度；每個(gè)高副引入一個(gè)約束，使構(gòu)件失去一個(gè)自由度。2、平面機(jī)構(gòu)的自由度的計(jì)算

n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件：自由度為3nPL個(gè)低副：限制2PL個(gè)自由度

PH個(gè)高副：限制PH個(gè)自由度因此，該機(jī)構(gòu)相對(duì)于固定構(gòu)件的自由度數(shù)應(yīng)為活動(dòng)構(gòu)件的自由度數(shù)與引入運(yùn)動(dòng)副減少的自由度數(shù)之差，該差值稱為機(jī)構(gòu)的自由度，并以F表示，

F=3n-2PL-PHCBDA例1計(jì)算圖2-5機(jī)構(gòu)的自由度F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=13、注意事項(xiàng)1）復(fù)合鉸鏈：兩個(gè)以上個(gè)構(gòu)件在同一條軸線上形成的轉(zhuǎn)動(dòng)副。由K個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈包含的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目應(yīng)為（K-1）個(gè)

圖2-6復(fù)合鉸鏈例2試計(jì)算圖2-7所示振動(dòng)式輸送機(jī)的自由度。2）局部自由度

機(jī)構(gòu)中某些不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自由度，稱為局部自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)將局部自由度除去不計(jì)。圖2-8凸輪機(jī)構(gòu)3）虛約束

重復(fù)而不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，虛約束應(yīng)除去不計(jì)。①兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副②兩構(gòu)件組成多個(gè)軸線互相重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副③機(jī)構(gòu)中存在對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分④軌跡重合：在機(jī)構(gòu)中，若被聯(lián)接到機(jī)構(gòu)上的構(gòu)件，在聯(lián)接點(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)軌跡與機(jī)構(gòu)上的該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡重合時(shí)，該聯(lián)接引入的約束是虛約束。虛約束作用：對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，但可以改善機(jī)構(gòu)的受力情況，增強(qiáng)機(jī)構(gòu)工作的穩(wěn)定性4）平面機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件

機(jī)構(gòu)要能運(yùn)動(dòng)，它的自由度必須大于零。機(jī)構(gòu)的自由度表明機(jī)構(gòu)具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)。