《汽車機械基礎》ppt課件

1、汽車機械基礎課程組.汽車機械基礎機電工程系汽車機構分析 .第11章 機構的組成及汽車常用機構研究內容： (1) 研究機構的組成及其具有確定運動的條件； (2) 根據(jù)結構特點進行機構的結構分類； (3) 研究機構的組成原理。 研究目的：研究目的： 在機構設計中，需要知道機構是怎樣組合起來的，而且在什么條件下才能實現(xiàn)確定的運動；對機構組成原理的研究還可以為新機構的創(chuàng)造提供途徑；通過對機構的結構分析與分類，可以為舉一反三地研究機構的運動分析和動力分析提供方便。.第一節(jié) 機構的組成與運動簡圖一、機構的組成 機構是由各個具有確定相對運動的運動單元組成。 1. 構件構件 構件(link)機器中每一個獨立的

2、運動單元體。 2. 運動副運動副 由兩個構件組成的可動的聯(lián)接稱為運動副運動副(kinematics pair)。例如軸與軸襯的配合，滑塊與導軌的接觸。 回轉副回轉副 移動副移動副 .一、機構的組成 兩齒輪輪齒的嚙合，球面與平面的接觸，圓柱與平面的接觸。齒輪副齒輪副 .l平面機構 構件在同一平面或在相互平行的平面內運動的機構。 （常用的機構大多數(shù)為平面機構）l空間機構 至少有兩個構件能在三維空間中相對運動。. 空間任意兩個構件1與2，當它們尚未構起運動副之前，構件1相對于構件2共有6個相對運動的自由度。當兩構件以某種方式相聯(lián)接而構成運動副，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

3、的數(shù)目就等于該運動副所引入的約束的數(shù)目。兩構件構成運動副后所 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件含有獨立運動的數(shù)目.運動副的分類運動副的分類：(1) 按兩構件的接觸情況進行分：點或線接觸而構成的運動副統(tǒng)稱為高副；面接觸而構成的運動副則稱為低副。 (2) 按兩構件之間的相對運動的不同分：轉動副或回轉副、移動副、螺旋副、球面副、平面運動副、空間運動副。.122121122121212121212運動副的符號轉動副：移動副：.2112凸輪副：齒輪副：運動副的符號.三、機構運動簡圖 用簡單的線條和規(guī)定的符號表示組成機構的構件和運動副，并按一定

4、的比例尺表示運動副的相對位置的簡單圖形稱為機構運動簡圖機構運動簡圖。繪制步驟如下： (1) 分析機構的運動情況，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?shù)耐队八矔r位置。 (3) 選擇適當?shù)谋壤?scale)。 (4) 用簡單的線條和規(guī)定的符號繪圖。 (5) 檢驗。 .顎式碎石機61AOF2345BDECab.四、機構具有確定運動的條件 機構具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數(shù)的數(shù)目，稱為機構的自由度。 機構具有確定運動的條件：機構的自由度必須大于或等于l，且機構原動件的數(shù)目應等于機構的自由度的數(shù)目。 如圖，只有在給構件4 確定運動規(guī)律后，此時系統(tǒng) 才成

5、為機構。.平面機構自由度 平面機構自由度計算公式HLPPnF2323411104233F（原動件數(shù)F，機構破壞） 原動件數(shù)=機構自由度 .鉸鏈五桿機構：205243F12345AEBCCDD14原動件數(shù)0，原動件數(shù)=F，運動確定原動件數(shù)F，機構破壞四、機構具有確定運動的條件 .1. 復合鉸鏈：兩個以上的構件同在一處以轉動副相聯(lián)接。 若有m個構件以復合鉸鏈(joint)相聯(lián)接時，其構成的轉動副數(shù)應等于(m-1)個。 五、計算平面機構自由度時應注意的事項.2. 局部自由度 在有些機構中，某些構件所產(chǎn)生的局部運動，并不影響其他構件的運動。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

6、的自由度時，應從機構自由度的計算公式中將局部自由度減去。 凸輪機構三維實體圖五、計算平面機構自由度時應注意的事項.對于圖示凸輪機構自由度為 F=33-24-0=1 F=32-22-1=1五、計算平面機構自由度時應注意的事項. 3. 虛約束 在機構中，有些運動副帶入的約束，對機構的運動實際上不起約束作用，我們把這類約束稱為虛約束。在計算機構的自由度時應將這類虛約束除去。 機構中的虛約束常發(fā)生在下列情況： 1) 在機構中如果兩構件用轉動副聯(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*n2PlPh=3*42*6=0 錯 F=3*n2PlPh=3*32*4=1 對 多余約束五、計算

7、平面機構自由度時應注意的事項.2) 如果兩構件在多處接觸而構成移動副，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、計算平面機構自由度時應注意的事項. 如果兩構件在多處相配合而構成轉動副，且轉動軸線重合(如2-15所示)，則只能算一個轉動副（轉動軸線重合）。圖2-15五、計算平面機構自由度時應注意的事項. 如果兩構件在多處相接觸而構成平面高副，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（機構對稱）。圖2-16五、計算平面機構自由度時應注意的事項. 3)在機構運動的過程中，若兩構件上某兩點之間的距離始終保持不變，則如用雙轉動副桿將此兩點相

8、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、計算平面機構自由度時應注意的事項.4)在機構中，某些不影響機構運動傳遞的重復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、計算平面機構自由度時應注意的事項.第二節(jié) 平面連桿機構一、平面連桿機構：用低副連接而成的平面機構。平面連桿機構的特點：1、能實現(xiàn)多種運動形式。如：轉動，擺動，移動，平面運動2、運動副為低副：面接觸：承載能力大

9、；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.平面連桿機構的特點3.3.缺點缺點： 1) 有較長的運動鏈，使連桿機構產(chǎn)生較大的積累誤差，降低機械效率。 2) 連桿及滑塊的質心都在作變速運動，它們所產(chǎn)生的慣性力難于用一般的平衡方法加以消除，增加機構的動載荷。所以連桿機構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)設計復雜.一、平面連桿機構 連桿機構在實際中用處較多，如圖a中的機械手驅動機構，圖b 中的溜冰鞋剎車機構和圖c中的夾子驅動機構。abc.所有運動副均為轉動副的平面四桿機構二、平面四桿機構的基本型式一、鉸鏈四桿機構：.1A423CB

10、D4機架1，3連架桿 定軸轉動2連桿 平面運動整轉副： 二構件相對運動為整周轉動。擺動副： 二構件相對運動不為整周轉動。一、鉸鏈四桿機構.鉸鏈四桿機構的基本形式：1）曲柄搖桿機構2）雙曲柄機構3）雙搖桿機構曲柄：作整周轉動的連架桿搖桿：非整周轉動的連架桿1A423CBD一、鉸鏈四桿機構.1.曲柄搖桿機構 在鉸鏈四桿機構中，若兩個這架稈中一個為曲柄，另一個為搖桿，則此四桿機構稱為曲柄搖桿機構；當曲柄為原動件，搖桿為從動件時，可將曲柄的連續(xù)轉動轉變成搖桿的往復擺動。.2.雙曲柄機構 在鉸鏈四桿機構中，若兩個這架桿都是曲柄，則稱為雙曲柄機構。在雙曲柄機構中，若其相對兩桿平行且相等，則成為平行四邊形機

11、構。. 鉸鏈四桿機構中兩連架桿都是搖桿，則稱為雙搖桿機構(double-rocker mechanism)。 3.雙搖桿機構.DABCDBA12341234CKcKcB1A324CB241ACe3二、鉸鏈四桿機構的演化.1.曲柄滑塊機構偏距ee0，偏置曲柄滑塊機構e=0， 對心曲柄滑塊機構.構件3為機架移動導桿曲柄滑塊機構：構件4為機架曲柄滑塊構件1為機架轉動導桿構件2為機架曲柄搖塊1.曲柄滑塊機構.四、鉸鏈四桿機構的基本性質1.平面四桿機構有曲柄的條件 若1和4能繞A整周相對轉動，則存在兩個特殊位置 a+db+c (1) bc+d-a即a+bc+d (2) cb+d-a即a+cb+d (3)

12、Bba1A2dC3cD4A1CB2dD4B1abcAD4B2C2abdc.a+db+c (1)bc+d-a即a+bc+d (2)ceAC2E：a+be即有曲柄的條件:ba+e e=0, ba. 原動件作勻速轉動，從動件作往復運動的機構，從動件正行程和反行程的平均速度不相等。1從動件慢行程平均速度從動件快行程平均速度K二、行程速度變化系數(shù)1、機構的急回運動特性：2、行程速度變化系數(shù).218018021212211,tt從動件慢行程 快行程 180180212112ttttKBCDAC21CB12B1211180KK極位夾角（C2AC1）（其值與構件尺寸有關，可能90） .曲柄滑塊機構： AeB2B1C12C慢行程121CB1B2A12擺動導桿機構： .AB2BDCC2C11BnPPPtcvminmaxcosPPtsinPPn三、壓力角和傳動角1、壓力角