汽車平面連桿機構

1、汽車機械基礎汽車機械基礎項目一項目一 汽車平面連桿機構汽車平面連桿機構 一、機構的組成與運動簡圖一、機構的組成與運動簡圖二、汽車常用四桿機構二、汽車常用四桿機構三、四桿機構演化三、四桿機構演化四、四、本本 章章 內內 容容一、一、 機構的組成及相關概念機構的組成及相關概念構件：運動單元體零件：制造單元體構件可由一個或構件可由一個或幾個零件組成。幾個零件組成。一 機構的組成與運動簡圖機械：機械和機構的統(tǒng)稱一、一、 機構的組成及相關概念機構的組成及相關概念構件：運動單元體零件：制造單元體構件可由一個或構件可由一個或幾個零件組成。幾個零件組成。一 機構的組成與運動簡圖機械：機械和機構的統(tǒng)稱二二. 機

2、構中的三類構件機構中的三類構件 機構中的構件分為以下三種類型。 圖4-3 液體攪拌機1機架 2曲柄 3連桿 4搖桿 (1) 機架機架 機構中被視為固定不動的構件機構中被視為固定不動的構件。 機構中其他構件在它的支承下運動。 圖4-3中的構件1是機架。(2) 原動件原動件 機構中由外部給定其運動的構件機構中由外部給定其運動的構件，也稱為輸入構件。輸入構件。 機構中其他構件的運動由它驅動。 圖4-3中曲柄2的轉動由外部輸入，是原動件。 (3) 從動件從動件 機構中由原動件驅動的其他構件機構中由原動件驅動的其他構件。 若從動件直接實現機構的功能，稱為執(zhí)行件執(zhí)行件；若從動件把運動輸出本機構，稱為輸出構

3、件輸出構件。 圖4-3中連桿3、搖桿4都是從動件。三、運動副的表示方法三、運動副的表示方法 轉動副轉動副 用一個小圓圈表示。轉動副的表示方法 在代表轉動副中機架（固定件）的線條上，需畫上一列斜線。 移動副移動副 用與移動方向一致的 一條直線或兩條平行線表示。 移動副的表示方法 1 平面高副平面高副 簡圖中應畫出兩構件接觸處的曲線輪廓。 球面副與螺旋副球面副與螺旋副平面高副的表示方法 球面副和螺旋副的表示方法 a）球面副 b）螺旋副 三、運動副的表示方法三、運動副的表示方法 四、構件自由度 一個構件未用運動副與其它構件連接之前，有三個自由度。 當用運動副連接后，構件間的相對運動受到約束，失去一些

4、自由度。運動副不同，失去的自由度數目和保留的自由度數目也不同。2.計算公式n：機構中活動構件數； Pl ：機構中低副數； Ph ：機構中高副數； F ：機構的自由度數；F = 3n - 2Pl - Ph 計算實例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =33 - 2Pl - Ph =33 - 24 - 0= 1 項目一項目一 汽車平面連桿機構汽車平面連桿機構本課本課任務一任務一 學過本課以后請寫出在汽車中都有哪些是平面連桿結構（至少寫出5項）。 項目一項目一 汽車平面連桿機構汽車平面連桿機構1.1.平面連桿機構平面連桿機構：若干構件通過低副連接而成的平

5、面機構。2.2.平面連桿機構的特點：平面連桿機構的特點：具有運動可逆性。3.3.平面連桿機構主要優(yōu)點平面連桿機構主要優(yōu)點ADCB（1）低副壓力小，制造簡單，制造精度較高。）低副壓力小，制造簡單，制造精度較高。（2）實現轉動、擺動和移動等基本運動形式轉換。）實現轉動、擺動和移動等基本運動形式轉換。（3）實現多種運動規(guī)律。）實現多種運動規(guī)律。一、相關知識一、相關知識1）低副存在間隙，產生運動誤差。2）不易精確實現復雜運動規(guī)律。4.4.平面連桿機構主要缺點平面連桿機構主要缺點平面連桿機構分類平面連桿機構分類平平面面四四桿桿機機構構鉸鏈四桿機鉸鏈四桿機構構( (全轉動全轉動副副) )含有移動含有移動副

6、副的平面的平面四桿機構四桿機構 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構 雙曲柄機構雙曲柄機構 雙搖桿機構雙搖桿機構 曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構 曲柄導桿機構曲柄導桿機構 曲柄搖塊機構曲柄搖塊機構 移動導桿機構移動導桿機構 鉸鏈四桿機構的類型及應用鉸鏈四桿機構的類型及應用課堂任務二課堂任務二1. 鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構 圖4-10 鉸鏈四桿機構1、3連架桿 2連桿 4機架 以以4個鉸鏈聯接個鉸鏈聯接4個構件而成的機構個構件而成的機構。 鉸鏈四桿機構有三種基本形式：曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構。 二、鉸鏈四桿機構的類型及應用二、鉸鏈四桿機構的類型及應用曲柄曲柄作整周定

7、軸回轉的構件；作整周定軸回轉的構件；連桿連桿與其他構件鏈接的構件；與其他構件鏈接的構件；連架桿連架桿與機架相聯的構件；與機架相聯的構件；搖桿搖桿作定軸擺動的構件；作定軸擺動的構件；周轉副周轉副能作能作360360相對回轉的運動副；相對回轉的運動副；擺轉副擺轉副只能作有限角度擺動的運動副。只能作有限角度擺動的運動副。曲柄曲柄連桿連桿搖桿搖桿 鉸鏈四桿機構有三種基本形式：曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構。 二、鉸鏈四桿機構的基本型式及應用二、鉸鏈四桿機構的基本型式及應用 一為一為搖桿搖桿 一為一為曲柄曲柄 連架桿連架桿 (1) 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構 鉸鏈

8、四桿機構的兩個連架桿之一是曲柄、另一是搖桿，鉸鏈四桿機構的兩個連架桿之一是曲柄、另一是搖桿，為曲柄搖桿機構。為曲柄搖桿機構。 （1）將轉動變?yōu)閿[動圖4-8 破碎機的破碎機構 將曲柄的連續(xù)轉動轉變?yōu)閾u桿的往復擺動。將曲柄的連續(xù)轉動轉變?yōu)閾u桿的往復擺動。（1）雷達(1) 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構 (2)(2)攪拌器攪拌器: : 曲柄主動曲柄主動(1) 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構 (3)(3)汽車玻璃窗雨刷汽車玻璃窗雨刷: :轉動變換為擺動轉動變換為擺動(1) 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構 （2）將擺動變?yōu)檗D動(4)縫紉機踏板機構：縫紉機踏板機構：擺動變換為轉動擺動變換為轉動 將搖桿的往復擺動轉變?yōu)榍?/p>

9、整周轉動將搖桿的往復擺動轉變?yōu)榍恼苻D動(1) 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構 脫粒機及其機構運動簡圖 a腳踏脫粒機 b機構運動簡圖 搖桿為原動件：腳踏縫紉機 腳踏脫粒機（2）將擺動變?yōu)檗D動圖4-13 縫紉機踏板機構 (2) 雙曲柄機構雙曲柄機構鉸鏈四桿機構的兩個連架桿均為曲柄，稱為雙鉸鏈四桿機構的兩個連架桿均為曲柄，稱為雙曲柄機構。曲柄機構。雙曲柄機構中的任一個曲柄均可作為原動件，帶動從動曲柄旋轉。 圖4-14 慣性篩 但雙曲柄機構具有如下運動特性：原動曲柄勻速轉動時，從原動曲柄勻速轉動時，從動曲柄以每圈為周期作變動曲柄以每圈為周期作變速轉動。速轉動。 圖4-14所示的慣性篩中，原動曲柄勻速轉

10、動，從動曲柄則在每一圈轉動中周期性地變換快慢，從而達到篩分物料的目的。 平行雙曲柄機構平行雙曲柄機構或平行四邊形機構平行四邊形機構 兩曲柄長度相兩曲柄長度相等，且連桿機架的長度也相等的雙曲柄機構。等，且連桿機架的長度也相等的雙曲柄機構。 圖4-15 平行四邊形機構的運動特性及其應用示例a)平行雙曲柄機構b)機車車輪聯動機構 平行四邊形機構運動有兩個特性：原動從動曲柄的轉動保持同步。運動中兩曲柄保持平行，連桿與“機架” 也保持平行。 它因此獲得廣泛應用，如火車車輪的聯動機構。 平行雙曲柄機構平行雙曲柄機構(2) 雙曲柄機構雙曲柄機構1 1） 兩曲柄等長且平行，兩曲柄等長且平行，1 1=2 2 (

11、2) 雙曲柄機構雙曲柄機構當兩曲柄共線時，有可能成為反向雙曲柄機構當兩曲柄共線時，有可能成為反向雙曲柄機構: : 1 12 2反平行雙曲柄機構反平行雙曲柄機構車門車門反平行四邊形機構反平行四邊形機構 公共汽車的車門開關機構1主動曲柄 2連桿 3從動曲柄4機架 5右車門 6左車門7活塞門 8氣缸 (2) 雙曲柄機構雙曲柄機構 插床雙曲柄機構插床雙曲柄機構 (2) 雙曲柄機構雙曲柄機構攝影臺升降機構攝影臺升降機構(2) 雙曲柄機構雙曲柄機構電風扇搖頭機構示意圖 (3) 雙搖桿機構雙搖桿機構 雙搖桿機構雙搖桿機構 兩個連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構兩個連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構。 雙搖桿機構中的任一

12、個活動件（搖桿或連桿）均可作為原動件，使兩個搖桿均實現往返擺動。 如電風扇的一種搖頭機構。 起重機機構 汽車轉向機構 飛機起落架機構飛機起落架機構ABDCEABDCEABDCE（4）鉸鏈四桿機構的類型判別1 1、鉸鏈四桿機構曲柄存在條件為：、鉸鏈四桿機構曲柄存在條件為：1 1）連架桿和機架中必有一桿是最短桿；）連架桿和機架中必有一桿是最短桿；2 2）最短桿與最長桿長度之和小于或等于其它兩）最短桿與最長桿長度之和小于或等于其它兩桿長度之和。（稱為桿長條件）桿長度之和。（稱為桿長條件）上述兩個條件必須同時滿足，否則機構不存在曲柄上述兩個條件必須同時滿足，否則機構不存在曲柄在滿足桿長和的條件下，取不

13、同桿為機架就可以在滿足桿長和的條件下，取不同桿為機架就可以得到不同類型的鉸鏈四桿機構。得到不同類型的鉸鏈四桿機構。（1 1）以最短桿的相鄰構件為機架，則最短桿為曲柄，另）以最短桿的相鄰構件為機架，則最短桿為曲柄，另一連架桿為搖桿，即該機構為一連架桿為搖桿，即該機構為；（2 2）以最短桿為機架，則兩連架桿為曲柄，）以最短桿為機架，則兩連架桿為曲柄，（3 3）以最短桿的對邊構件為機架，均無曲柄存在，即該）以最短桿的對邊構件為機架，均無曲柄存在，即該機構機構。三、鉸鏈四桿機構的演化三、鉸鏈四桿機構的演化演化方法：轉動副 移動副（滑塊四桿機構）； 選取不同構件作為機架（一）、轉動副轉化成移動副1、鉸鏈

14、四桿機構中一個轉動副轉化為移動副11. 滑塊四桿機構滑塊四桿機構 圖4-12 曲柄滑塊機構a）對心曲柄滑塊機構 b）偏置曲柄滑塊機構1曲柄 2連桿 3滑塊 4機架 含有移動副四桿機構稱為滑塊四桿機構，簡稱滑塊機構含有移動副四桿機構稱為滑塊四桿機構，簡稱滑塊機構。其基本形式有曲柄滑塊機構、導桿機構、搖塊機構和定塊機構。 1曲柄滑塊機構應用很廣泛，如內燃機里的曲柄滑塊機構和自動送料機構等。圖4-21 曲柄滑塊機構的應用示例a)內燃機中的曲柄滑塊機構 b)自動送料機構1曲軸 2連桿 3活塞 4滑塊 5曲柄2、搖塊機構(1)、演化過程曲柄滑塊機構中，當將連桿改為機架時，就演化成搖塊機構。 (2)、應用

15、泵3、導桿機構 曲柄滑塊機構中，當將曲柄改為機架時，就演化成導桿機構。 4、定塊機構曲柄滑塊機構中，當將滑塊改為機架時，就演化成定塊機構。 總結總結 任務二任務二v 1.運動副運動副v 運動副是指兩構件直接接觸并能產生相對運動的一種活動聯接，通常用三種接觸形式聯接起來：即點接觸、線接觸和面接觸。v 2. 平面連桿機構平面連桿機構v 由若干構件通過低副連接組成的平面機構稱為平面連桿機構（也稱為低副機構）。v 平面四桿機構是多桿機構的基礎，結構最簡單，應用最廣泛。v 3.鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構v 全部用轉動副將四個構件聯接起來的四桿機構稱為鉸鏈四桿機構。v 4鉸鏈四桿機構的分類鉸鏈四桿機構的分類

16、v 1、曲柄搖桿機構v 2、雙曲柄機構v 3、雙搖桿機構。任務三、鉸鏈四桿機的基本特性任務三、鉸鏈四桿機的基本特性 v 學習任務：試對圖1-1-15所示的結構進行分析，并完成相應學習內容。一、鉸鏈四桿機構的曲柄存在條件(一一)曲柄存在條件曲柄存在條件v 通過對鉸鏈四桿機構的三種基本形式的分析可以看到，三種基本形式的區(qū)別在于有無曲柄和有幾個曲柄。觀察圖1-1-16鉸鏈四桿機構，可以看到，四個桿相對長度對機構類型有影響。因此，鉸鏈四桿機構的三種基本形式與機構中四個桿相對長度有關系。v 鉸鏈四桿機構中是否存在曲柄，取決于機構各桿的相對長度和機架的選擇。v 1、在曲柄搖桿機構中，曲柄是最短桿；v 2、

17、最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。v 這是曲柄存在的必要條件。復習復習二）鉸鏈四桿機構的判斷規(guī)則二）鉸鏈四桿機構的判斷規(guī)則v 1、若機構不滿足桿長之和條件則只能成為雙搖桿機構.v 2、若機構滿足桿長之和條件，則：v (1) 以最短桿的鄰邊為機架時為曲柄搖桿機構；v (2) 以最短桿為機架時為雙曲柄機構；v (3) 以最短桿的對邊為機架時為雙搖桿機構。復習復習v 【任務實施任務實施】二、鉸鏈四桿機構的基本特點二、鉸鏈四桿機構的基本特點（一）急回特性（一）急回特性 搖桿擺回速度比擺去速度快的性質，稱急回特性。（二）傳力特性（壓力角和傳動角）（二）傳力特性（壓力角和傳動角） 通常用壓

18、力角和傳動角來表示四桿機構的傳力性能。從動件受力點的受力方向與受力點的速度方向間所夾的銳角，稱為壓力角，壓力角的余角 ， 稱為傳動角，如圖1-1-18（二）傳力特性（壓力角和傳動角）（二）傳力特性（壓力角和傳動角） 機構運轉過程中，壓力角和傳動 隨從動件的位置而變化。壓力角愈小，使從動件運動的有效分力越大，機構傳動的效率也越高，所以可用壓力角的大小判斷機構的傳力特性。 為了保證機構能正常工作，要限制工作行程的最大壓力角 或最小傳動角 ，一般設計時應使最小傳動角 40。（三）死點位置（三）死點位置 曲柄AB為從動件時，當連桿BC與曲柄AB處于共線位置時，連桿BC與曲柄AB之間的傳動角 0，壓力角 =90，這時搖桿CD經連桿BC傳給從動件曲柄AB的力通過曲柄轉動中心A，轉動力矩為零，從動件不轉，機構停頓，機構所處的這種位置稱為死點位置。 （三）死點位置（三）死點位置通過死點位置采取的措施：v1、利用從動件的慣性順利地通過死點位置。v2、采用錯位排列地方式順利地通過死點位置。任務三任務三 總結總結v （一）鉸鏈四桿機的基本特性鉸鏈四桿機