《汽車(chē)機(jī)械基礎(chǔ)》學(xué)習(xí)領(lǐng)域3-汽車(chē)常用機(jī)構(gòu)

學(xué)習(xí)領(lǐng)域3汽車(chē)常用機(jī)構(gòu)§3.1機(jī)器的組成§3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖§3.3平面連桿機(jī)構(gòu)§3.4四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)研究?jī)?nèi)容：（1）研究機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件；（2）根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類(lèi)；（3）研究機(jī)構(gòu)的組成原理。研究目的：

（1）機(jī)構(gòu)是怎樣組合起來(lái)的，怎樣實(shí)現(xiàn)確定的運(yùn)動(dòng)；（2）研究機(jī)構(gòu)組成原理，為新機(jī)構(gòu)的創(chuàng)造提供途徑；（3）通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與分類(lèi)，可以為舉一反三地研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析提供方便。§3.1機(jī)器的組成

一般機(jī)器按功能分主要由動(dòng)力部分、執(zhí)行部分、傳動(dòng)部分及控制部分四部分組成。

動(dòng)力部分：控制部分：執(zhí)行部分：傳動(dòng)部分：發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輪制動(dòng)、加速及其踏板、操縱桿等變速器，傳動(dòng)軸等§3.1機(jī)器的組成（1）人為的實(shí)物組合；（2）各部分間有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；（3）能減輕人類(lèi)的勞動(dòng)，完成有用的機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能。機(jī)器具有共同的特征：§3.1機(jī)器的組成零件是機(jī)器中不可再拆的最小單元，是機(jī)器的制造單元。

零件通用零件：指各種機(jī)械中普遍使用的零件如螺釘、鍵、齒輪和軸等

專(zhuān)用零件：指某些特殊的機(jī)械上才用到的零件如內(nèi)燃機(jī)的活塞和曲軸、汽輪機(jī)的葉片等。制造角度：

運(yùn)動(dòng)角度：

構(gòu)件是機(jī)器的運(yùn)動(dòng)單元，機(jī)器是由若干構(gòu)件組成的。

裝配角度：

部件是機(jī)器的裝配單元，如汽車(chē)的變速器、驅(qū)動(dòng)橋等。

機(jī)構(gòu)的組成：由各個(gè)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單元組成。1.構(gòu)件—機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元體。2.運(yùn)動(dòng)副—由兩個(gè)構(gòu)件組成的可動(dòng)的聯(lián)接稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)副。例如軸與軸襯的配合，滑塊與導(dǎo)軌的接觸。

回轉(zhuǎn)副

移動(dòng)副

§3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖§3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖球面與平面的接觸圓柱與平面的接觸兩齒輪輪齒接觸運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)：按接觸情況分：點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副統(tǒng)稱(chēng)為高副；

面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副則稱(chēng)為低副。

按相對(duì)運(yùn)動(dòng)分：轉(zhuǎn)動(dòng)副或回轉(zhuǎn)副、移動(dòng)副、螺旋副、球面副、平面運(yùn)動(dòng)副、空間運(yùn)動(dòng)副。

空間任意兩個(gè)構(gòu)件1與2，當(dāng)它們尚未構(gòu)起運(yùn)動(dòng)副之前，構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件2共有6個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的自由度。當(dāng)兩構(gòu)件以某種方式相聯(lián)接而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副，則兩者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)便受到一定的約束，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由度減少的數(shù)目就等于該運(yùn)動(dòng)副所引入的約束的數(shù)目。兩構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副后所受到的約束數(shù)最少為1，而最多為5。自由度、約束與運(yùn)動(dòng)副自由度：約束：對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的限制構(gòu)件含有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目§3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)：轉(zhuǎn)動(dòng)副：移動(dòng)副：§3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖凸輪副：齒輪副：§3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)：

用簡(jiǎn)單的線條和規(guī)定的符號(hào)表示組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定的比例尺表示運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置的簡(jiǎn)單圖形稱(chēng)為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。繪制步驟如下：(1)分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，定出其原動(dòng)部分、工作部分，搞清楚傳動(dòng)部分。(2)根據(jù)各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，確定運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目。

(3)選擇適當(dāng)?shù)谋壤?scale)。(4)用簡(jiǎn)單的線條和規(guī)定的符號(hào)繪圖。(5)檢驗(yàn)。

§3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：

機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的自由度。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)的自由度必須大于或等于l，且機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度的數(shù)目。

如圖，只有在給構(gòu)件4確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，此時(shí)系統(tǒng)才成為機(jī)構(gòu)。§3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)自由度：

平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式：§3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定（任意亂動(dòng)）

§3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖F=0時(shí)，構(gòu)件間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。（多一個(gè)約束）超靜定桁架機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：

§3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1）局部自由度：在有些機(jī)構(gòu)中，某些構(gòu)件所產(chǎn)生的局部運(yùn)動(dòng)，并不影響其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。我們把這種局部運(yùn)動(dòng)的自由度稱(chēng)為局部自由度，如圖所示。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)從機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式中將局部自由度減去。

計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)：§3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖F=3×2-2×2-1=1對(duì)于圖示凸輪機(jī)構(gòu)自由度為2）虛約束

在機(jī)構(gòu)中，有些運(yùn)動(dòng)副帶入的約束，對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上不起約束作用，我們把這類(lèi)約束稱(chēng)為虛約束。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)將這類(lèi)虛約束除去。機(jī)構(gòu)中的虛約束常發(fā)生在下列情況：

1)在機(jī)構(gòu)中如果兩構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接其聯(lián)接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡重合，則該聯(lián)接將帶入1個(gè)虛約束。

F=3*n-2Pl-Ph=3*4-2*6=0錯(cuò)

F=3*n-2Pl-Ph=3*3-2*4=1對(duì)多余約束計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)：§3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3)在機(jī)構(gòu)中，某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(cuò)F=3*n-2Pl-Ph=3*3-2*3-2=2對(duì)計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng):§3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖§3.3平面連桿機(jī)構(gòu)溜冰鞋剎車(chē)機(jī)構(gòu)§3.3平面連桿機(jī)構(gòu)汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)§3.3平面連桿機(jī)構(gòu)電動(dòng)雨刮器機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)：用低副連接而成的平面機(jī)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：1、能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式。如：轉(zhuǎn)動(dòng)，擺動(dòng)，移動(dòng)，平面運(yùn)動(dòng)2、承載能力大；便于潤(rùn)滑，壽命長(zhǎng)3、幾何形狀簡(jiǎn)單——便于加工，成本低。

§3.3平面連桿機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)：

1、較長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)鏈，有較大積累誤差，降低機(jī)械效率。

2、有難以平衡的動(dòng)載荷。不宜用于高速傳動(dòng)。

3、只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；

4、設(shè)計(jì)復(fù)雜所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式：1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)§3.3平面連桿機(jī)構(gòu)2、滑塊四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副均有移動(dòng)副曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)單滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)4—機(jī)架1，3—連架桿→定軸轉(zhuǎn)動(dòng)2—連桿→平面運(yùn)動(dòng)整轉(zhuǎn)副：構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)為整周轉(zhuǎn)動(dòng)擺動(dòng)副：構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)不為整周轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：§3.3平面連桿機(jī)構(gòu)曲柄：作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿搖桿：非整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

若在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中兩連架桿中一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，則此四桿機(jī)構(gòu)稱(chēng)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)曲柄為原動(dòng)件，搖桿為從動(dòng)件時(shí)，可將曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成搖桿的往復(fù)擺動(dòng)。§3.3平面連桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)

在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿都是曲柄，則稱(chēng)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，若其相對(duì)兩桿平行且相等，則成為平行四邊形機(jī)構(gòu)?！?.3平面連桿機(jī)構(gòu)

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中兩連架桿都是搖桿，則稱(chēng)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。

雙搖桿機(jī)構(gòu)§3.3平面連桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化：§3.3平面連桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏距ee=0，對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)e≠0，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)§3.3平面連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件3為機(jī)架——移動(dòng)導(dǎo)桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：構(gòu)件4為機(jī)架——曲柄滑塊構(gòu)件1為機(jī)架——轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿構(gòu)件2為機(jī)架——曲柄搖塊§3.3平面連桿機(jī)構(gòu)21431.平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：

若1和4能繞A整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，則存在兩個(gè)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)§3.3平面連桿機(jī)構(gòu)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兩構(gòu)件作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)鏈中的最短構(gòu)件。（2）最短構(gòu)件與最長(zhǎng)構(gòu)件的長(zhǎng)度之和小于等于其它兩構(gòu)件長(zhǎng)度之和。（桿長(zhǎng)之和的條件）1.平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：

§3.3平面連桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為兩大類(lèi)：（1）最短構(gòu)件與最長(zhǎng)構(gòu)件的長(zhǎng)度之和大于其他兩構(gòu)件長(zhǎng)度之和，所有運(yùn)動(dòng)副均為擺動(dòng)副，均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。（2）最短構(gòu)件與最長(zhǎng)構(gòu)件的長(zhǎng)度之和小于等于其他兩構(gòu)件長(zhǎng)度之和，最短構(gòu)件上兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)副。取最短構(gòu)件為機(jī)架—雙曲柄機(jī)構(gòu)取最短構(gòu)件任一相鄰構(gòu)件為機(jī)架—曲柄搖桿機(jī)構(gòu)取最短構(gòu)件對(duì)面的構(gòu)件為機(jī)架—雙搖桿機(jī)構(gòu)§3.3平面連桿機(jī)構(gòu)一、機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)特性§3.4四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)二、壓力角和傳動(dòng)角三、死點(diǎn)位置

原動(dòng)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件正行程和反行程的平均速度不相等。一、機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)特性：行程速比系數(shù)：§3.4四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)從動(dòng)件慢行程快行程

∴極位夾角θ（<C2AC1）§3.4四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：

§3.4四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)二、壓力角和傳動(dòng)角：1、壓力角α

從