汽車機(jī)械基礎(chǔ)：汽車常用機(jī)構(gòu)

項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)任務(wù)一繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和計(jì)算自由度1-轉(zhuǎn)臺2-動(dòng)臂3-動(dòng)臂缸筒4-活塞桿5-斗桿缸筒6-活塞桿7-斗桿8-轉(zhuǎn)斗缸筒9-活塞桿10鏟斗圖4-1-1挖掘機(jī)示意圖知識準(zhǔn)備】機(jī)構(gòu)的相關(guān)概念零件：是最基本的制造單元，是機(jī)器的基本組成要素，一般在設(shè)計(jì)之后是不可拆分的獨(dú)立體。按其功能可分為專用零件和通用零件。構(gòu)件：可以是一個(gè)單獨(dú)的零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)中的曲軸，也可以是多個(gè)零件剛性地連接在一起組成構(gòu)件，如發(fā)動(dòng)機(jī)連桿。機(jī)構(gòu)：是若干“構(gòu)件”組成的一套完整體（如汽車雨刮器總成），具有確定的相對運(yùn)動(dòng)，用來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞或轉(zhuǎn)換。機(jī)器：是一個(gè)設(shè)備的總成通稱，如：完整的一輛汽車、一臺機(jī)床?！皺C(jī)器”是由若干“機(jī)構(gòu)”組成的。機(jī)械：是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。平面機(jī)構(gòu)：組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件都在同一平面或平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)?？臻g機(jī)構(gòu)：組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件在空間運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)任務(wù)一繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和計(jì)算自由度

任務(wù)一繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和計(jì)算自由度項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)二．平面機(jī)構(gòu)的組成1.構(gòu)件的自由度兩個(gè)構(gòu)件用不同的方式聯(lián)接起來，顯然會得到不同形式的相對運(yùn)動(dòng)，如轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)。為便于進(jìn)一步分析兩構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系，引入自由度和約束的概念。如圖4-1-2所示，假設(shè)有一個(gè)構(gòu)件2，當(dāng)它尚未與其它構(gòu)件聯(lián)接之前，我們稱之為自由構(gòu)件，它可以產(chǎn)生3個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，即沿x方向的移動(dòng)、沿y方向的移動(dòng)以及繞任意點(diǎn)A的轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)件的這種獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱為自由度。可見，作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件有3個(gè)自由度。如果我們將硬紙片（構(gòu)件2）用釘子釘在桌面（構(gòu)件1）上，硬紙片就無法作獨(dú)立的沿x或y方向的運(yùn)動(dòng)，只能繞釘子轉(zhuǎn)動(dòng)。這種兩構(gòu)件只能作相對轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)接稱為鉸接。對構(gòu)件某一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的限制稱為約束條件，每加一個(gè)約束條件構(gòu)件就失去一個(gè)自由度。

任務(wù)一繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和計(jì)算自由度項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)2.運(yùn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)是具有確定相對運(yùn)動(dòng)的若干構(gòu)件組成的，組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件必然相互約束，相鄰兩構(gòu)件之間必定以一定的方式聯(lián)接起來并實(shí)現(xiàn)確定的相對運(yùn)動(dòng)。這種兩個(gè)構(gòu)件之間的可動(dòng)聯(lián)接稱為運(yùn)動(dòng)副。例如兩個(gè)構(gòu)件鉸接成運(yùn)動(dòng)副后，兩構(gòu)件就只能繞軸在同一平面內(nèi)作相對轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為轉(zhuǎn)動(dòng)副，見圖4-1-3a)、b)所示。又如圖4-1-3d)所示，一根四棱柱體1穿入另一構(gòu)件2大小合適的方孔內(nèi)，兩構(gòu)件就只能沿軸線X作相對移動(dòng)，稱之為移動(dòng)副；圖4-1-3c)所示為車床刀架與導(dǎo)軌構(gòu)成的移動(dòng)副。我們?nèi)粘Ｋ姷拈T窗活葉、折疊椅等均為轉(zhuǎn)動(dòng)副，推拉門、導(dǎo)軌式抽屜等為移動(dòng)副。

任務(wù)一繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和計(jì)算自由度項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)3.運(yùn)動(dòng)副的分類（1）低副兩構(gòu)件之間通過面與面接觸而組成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。

（2）高副兩構(gòu)件以點(diǎn)或線的形式相接觸而組成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。1.機(jī)構(gòu)構(gòu)件類型機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件可分為三類：（1）固定構(gòu)件（也稱機(jī)架）是用來支承活動(dòng)構(gòu)件（運(yùn)動(dòng)構(gòu)件）的構(gòu)件。研究機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)時(shí)，常以固定構(gòu)件作為參考坐標(biāo)系。（2）原動(dòng)件（也稱主動(dòng)件）是運(yùn)動(dòng)規(guī)律己知的活動(dòng)構(gòu)件。它的運(yùn)動(dòng)是由外界輸入的，故又稱為輸人構(gòu)件。原動(dòng)件一般與機(jī)架相連，一個(gè)機(jī)構(gòu)中必有一個(gè)或幾個(gè)原動(dòng)件。（3）從動(dòng)件是機(jī)構(gòu)中隨著原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的其余活動(dòng)構(gòu)件。其中輸出預(yù)期運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件稱為輸出構(gòu)件，其他從動(dòng)件則起傳遞運(yùn)動(dòng)的作用。一般機(jī)構(gòu)由原動(dòng)件、從動(dòng)件和機(jī)架組成。特殊機(jī)構(gòu)可以沒有從動(dòng)件，但必須有原動(dòng)件和機(jī)架，如電動(dòng)機(jī)、液壓油缸等。

任務(wù)一繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和計(jì)算自由度

項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)三．平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的概念在研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性時(shí)，為了使問題簡化，只考慮與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目、類型及相對位置，不考慮構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的實(shí)際結(jié)構(gòu)和材料等與運(yùn)動(dòng)無關(guān)的因素。用簡單線條和規(guī)定符號表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的類型，并按一定的比例確定運(yùn)動(dòng)副的相對位置及與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸，這種表示機(jī)構(gòu)組成和各構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡單圖形，稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。2.常用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的符號機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中的運(yùn)動(dòng)副表示如下

任務(wù)一繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和計(jì)算自由度構(gòu)件的表示方法如下：項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)

任務(wù)一繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和計(jì)算自由度

繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的一般步驟如下：（1）分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，找出機(jī)架、原動(dòng)件與從動(dòng)件。（2）從原動(dòng)件開始，按照運(yùn)動(dòng)的傳遞順序，分析各構(gòu)件之間相對運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，確定活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目。（3）合理選擇視圖平面，應(yīng)選擇能較好表示運(yùn)動(dòng)關(guān)系的平面為視圖平面。（4）選擇合適的比例尺，長度比例尺用表示，在機(jī)械設(shè)計(jì)中規(guī)定如下：

=

=實(shí)際長度／圖示長度（5）按比例定出各運(yùn)動(dòng)副之間的相對位置，用規(guī)定符號繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。（6）各轉(zhuǎn)動(dòng)中心標(biāo)以大寫的英文字母，各構(gòu)件標(biāo)阿拉伯字母，機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件以箭頭標(biāo)項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)

任務(wù)一繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和計(jì)算自由度

四．平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算1.平面機(jī)構(gòu)自由度公式一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有三個(gè)自由度。平面機(jī)構(gòu)的每個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，在未用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接之前，都有三個(gè)自由度。當(dāng)兩個(gè)構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副之后，它們的相對運(yùn)動(dòng)就受到約束，自由度隨之減少。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)高副引人一個(gè)約束，使構(gòu)件失去一個(gè)自由度。設(shè)平面機(jī)構(gòu)共有K個(gè)構(gòu)件。除去固定構(gòu)件，則機(jī)構(gòu)中的活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n＝K－1。在未用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接之前，這些活動(dòng)構(gòu)件的自由度總數(shù)為3n。當(dāng)用運(yùn)動(dòng)副將構(gòu)件聯(lián)接起來組成機(jī)構(gòu)之后，機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件具有的自由度就減少了。若機(jī)構(gòu)中低副數(shù)為PL個(gè)，高副數(shù)為PH個(gè)，則機(jī)構(gòu)中全部運(yùn)動(dòng)副所引入的約束總數(shù)為2PL＋PH。因此活動(dòng)構(gòu)件的自由度總數(shù)減去運(yùn)動(dòng)副引人的約束總數(shù)就是該機(jī)構(gòu)的自由度（舊稱機(jī)構(gòu)活動(dòng)度），以F表示，即F＝3n–2PL–PH

這就是計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的公式。由公式可知，機(jī)構(gòu)自由度F取決于活動(dòng)構(gòu)件的件數(shù)以及運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)（低副或高副）和個(gè)數(shù)。項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)

任務(wù)一繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和計(jì)算自由度2.計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)注意如下三種特殊情況：1）復(fù)合鉸鏈

三個(gè)或更多的構(gòu)件在同一處聯(lián)接成同軸線的2個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，就構(gòu)成了復(fù)合鉸鏈2）局部自由度

在有的機(jī)構(gòu)中為了其它一些非運(yùn)動(dòng)的原因，設(shè)置了附加構(gòu)件，這種附加構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)是完全獨(dú)立的，對整個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)毫無影響，我們把這種獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱為局部自由度。項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)

任務(wù)一繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和計(jì)算自由度3）虛約束：指機(jī)構(gòu)中與其它約束重復(fù)，對機(jī)構(gòu)不產(chǎn)生新的約束作用的約束。①兩構(gòu)件間形成多處具有相同作用的運(yùn)動(dòng)副②兩構(gòu)件上聯(lián)接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡重合③機(jī)構(gòu)中具有對運(yùn)動(dòng)起相同作用的對稱部分項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)

項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)

任務(wù)一繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和計(jì)算自由度3.機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動(dòng)的條件要使所設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)，組成運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件之間必須具有確定的相對運(yùn)動(dòng)。不能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈均不能成為機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)的自由度也即是機(jī)構(gòu)相對于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。

項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)

任務(wù)一繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和計(jì)

按照運(yùn)動(dòng)簡圖繪制步驟和機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算方法實(shí)施1)機(jī)構(gòu)分析。2)確定運(yùn)動(dòng)副類型。3)測量主要尺寸，計(jì)算長度比例和圖示長度。4）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。5）該裝置共有10個(gè)構(gòu)件，其中活動(dòng)構(gòu)件為n=9個(gè)，聯(lián)接成9個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副、3個(gè)移動(dòng)副，PL=12，根據(jù)公式

，則該機(jī)構(gòu)的自由度為F=3×9－2×12=3算自由度

任務(wù)二平面連桿機(jī)構(gòu)及其特性分析項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成和基本形式1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)三種基本形式(1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(2)雙曲柄機(jī)構(gòu)。(3)雙搖桿機(jī)構(gòu)。

項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)任務(wù)二平面連桿機(jī)構(gòu)及其特性分析二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

任務(wù)二平面連桿機(jī)構(gòu)及其特性分析項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)

2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)

任務(wù)二平面連桿機(jī)構(gòu)及其特性分析3.搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)任務(wù)二平面連桿機(jī)構(gòu)及其特性分析4.雙滑塊機(jī)構(gòu)（1）兩個(gè)移動(dòng)到相鄰，且均不與機(jī)架相關(guān)聯(lián)（2）兩個(gè)移動(dòng)副都與機(jī)架相關(guān)聯(lián)。（3）兩個(gè)移動(dòng)副不相鄰，（4）兩個(gè)移動(dòng)副相鄰，且其中一個(gè)移動(dòng)副與機(jī)架相關(guān)聯(lián)C）d）項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)

項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)任務(wù)二平面連桿機(jī)構(gòu)及其特性分析三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件條件1：最短桿與最長桿長度之和不大于其余兩桿長度之和，此條件稱為“條件之和條件”。條件2：連架桿或機(jī)架中最少有一根是最短桿。2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型的判別準(zhǔn)則（1）若機(jī)構(gòu)不滿足桿長之和條件則只能成為雙搖桿機(jī)構(gòu)。（2）若機(jī)構(gòu)滿足桿長之和條件，則以最短桿的鄰邊為機(jī)架時(shí)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；(3)若機(jī)構(gòu)滿足桿長之和條件，則以最短桿為機(jī)架時(shí)為雙曲柄機(jī)構(gòu)；(4)若機(jī)構(gòu)滿足桿長之和條件，則以最短桿的對邊為機(jī)架時(shí)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。

項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)任務(wù)二平面連桿機(jī)構(gòu)及其特性分析

四、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性

1．急回運(yùn)動(dòng)2．死點(diǎn)位置

項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)任務(wù)二平面連桿機(jī)構(gòu)及其特性分析3．壓力角和傳動(dòng)角

項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)任務(wù)二平面連桿機(jī)構(gòu)及其特性分析【任務(wù)實(shí)施】1)

以AB或CD為機(jī)架時(shí)，即最短桿AD成連架桿，故為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；2)

以BC為機(jī)架時(shí)，即最短桿成連桿，故機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)；3)以AD為機(jī)架時(shí)，即以最短桿為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。

項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)

任務(wù)三

凸輪機(jī)構(gòu)一凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成。二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類1.按凸輪的形狀分(1)盤形凸輪(2)移動(dòng)凸輪(3)圓柱凸輪2.按從動(dòng)件的型式分(1)尖頂從動(dòng)件。(2)滾子從動(dòng)件。(3)平底從動(dòng)件。3.按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分：移動(dòng)（直線移動(dòng)）和擺動(dòng)

項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)任務(wù)三

凸輪機(jī)構(gòu)移動(dòng)和擺動(dòng)凸輪任務(wù)三

凸輪機(jī)構(gòu)項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)三、凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1．基本概念基圓：以凸輪輪廓的最小向徑r0為半徑所繪制的圓。推程：從動(dòng)件由最低處上升到最高處的過程。升程：推程中從動(dòng)件所走過的距離（從動(dòng)件的最大位移），用h表示。推程運(yùn)動(dòng)角：與推程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δt遠(yuǎn)休止角：與從動(dòng)件停留在最高處對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δs?。?。回程：從動(dòng)件由最高處下降到最低處的過程。回程運(yùn)動(dòng)角：與回程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δh。近休止角：與從動(dòng)件停留在最低處對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δs'。

項(xiàng)目四汽車常用機(jī)構(gòu)

任務(wù)三

凸輪機(jī)構(gòu)2.從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1）等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件推程或回程的運(yùn)動(dòng)速度為常數(shù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2）等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

從動(dòng)件在一個(gè)行程h中，前半行程作等加速運(yùn)動(dòng)，