汽车常用机构与传动

单元2常用机械机构知识目标能力目标了解并掌握平面连杆机构、凸轮机构等汽车常用机构的作用和特点。掌握铰链四杆机构的组成、基本类型及演化机构。掌握凸轮机构的组成、工作原理及类型。熟悉汽车中平面连杆机构和凸轮机构的应用情况。会安装、演示铰链四杆机构。能正确拆装汽车发动机配气机构的凸轮轴。汽车升降机构曲柄连杆机构活塞连杆机构认识平面连杆机构汽车前轮转向机构汽车雨刮曲柄摇杆机构汽车的正常工作，需要各种机构来实现特定形式的运动。例如，发动机利用活塞连杆机构的连续运转来提供动力，如图（a）所示；汽车前后窗利用雨刮器的左右摆动来清洁玻璃，如图（b）所示；载货汽车利用车厢的自动翻转来卸载货物，如图（c）所示。汽车上述功能的实现都离不开平面连杆机构。那你知道什么是平面连杆机构吗？它在汽车中还有哪些应用？让我们一起来认识平面连杆机构吧！平面连杆机构在汽车中的应用一、平面连杆机构的特点优点：1.压强小、磨损低、寿命长2.易于加工、成本较低缺点：1.间隙引入运动误差，运动精度降低2.不易实现复杂的运动平面连杆传动机构：由若干个构件用低副联接并作平面运动的机构。平面四杆机构：由四个构件组成的平面连杆机构。二、平面四杆机构的类型与应用类型：铰链四杆机构（无移动副）滑块四杆机构（有移动副）铰链四杆机构滑块四杆机构（一）铰链四杆机构连架杆机架连架杆连杆组成：分类：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构机架（固定不动）2个连架杆曲柄摇杆连杆1.曲柄摇杆机构（取与最短杆相邻杆为机架）特点：两连架杆一个是曲柄（整周转）；一个是摇杆（摆动）应用：转动---摆动，摆动—转动，所需运动轨迹雷达天线仰俯机构汽车前窗刮雨器搅拌机缝纫机2.双曲柄机构（取最短杆为机架）特点：1.两连架杆都是曲柄（整周转）2.主动曲柄匀速转，从动曲柄变速转分类：不等长双曲柄机构、平行四边形双曲柄机构、反向双曲柄机构不等长双曲柄机构：对边不相等平行双曲柄机构：对边相等且两曲柄转向相同应用：天平秤反向双曲柄机构：对边相等但不平行，但两曲柄转向相反公共汽车车门启闭机构3、双摇杆机构特点：两连架杆都是摇杆（摆动）港口起重机等腰梯形双摇杆机构汽车前轮转向机构目的：当汽车转弯时，为了保证轮胎与地面之间的纯滚动，以减轻轮胎磨损，希望两前轮转动轴线与后轮转动轴线交于一点。三、铰链四杆机构类型的判别铰链四杆机构的三种基本型式的主要区别，在于连架杆是否存在曲柄。机构中是否存在曲柄，取决于：各构件的相对长度。选取哪一构件为机架。c.最短杆为连杆，双摇杆机构a.最短杆为连架杆，曲柄摇杆机构b.最短杆为机架，双曲柄机构1、当最短杆长度与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和（Ｌｍａｘ＋Ｌｍｉｎ＜＝Ｌ´＋Ｌ）2、当机构中最短构件长度lmin与最长构件长度lmax之和大于或等于其余两构件l´、l˝之和，即：llllmaxmin则不论取哪一构件为机架，均无曲柄存在，为双摇杆机构。四、平面四杆机构的演化（滑块四杆机构）；1.演化方式（一个转动副转化为移动副）2.类型对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构3.改变构件的尺寸在曲柄滑块机构中，若曲柄很短，可将曲柄制成偏心轮的形式称为偏心轮机构。偏心轮机构结构简单，偏心轮轴颈的强度和刚度大，且易于安装整体式连杆，广泛用于曲柄长度要求较短、冲击在和较大的机械中。颚式破碎机3.曲柄滑块机构的演化曲柄滑块机构中，当将最短杆改为机架时，就演化成转动导杆机构。b.转动导杆机构a.曲柄滑块机构摆动导杆机构转动导杆机构增加机架长度应用牛头刨床机构简易刨床曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时，就演化成摇块机构。a.曲柄滑块机构b.摇块机构(2)、应用泵自卸卡车的翻斗机构曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，就演化成移动导杆机构(定块机构)a.曲柄滑块机构b.定块机构应用定块机构:手摇唧筒五、平面四杆机构的基本特性传力特性运动特性压力角和传动角死点急回特性FF１F２γαVc压力角——力Ｆ与Ｃ点运动方向之间的夹角ααcos1FFαsin2FF推动从动件运动的有效分力。有害分力。传动角——将压力角α的余角γ称为传动角。γαF１传力性能越好。1234ABCD在机构运动过程中，传动角γ是不断变化的。一般情况下，应使机构在一个运动循环中的最小传动角40γmin传递较大功率时，50γmin从动件与连杆共线位置1、机构卡死2、运动不确定死点的概念若连杆BC与从动件AB共线，连杆BC对从动件AB的作用力，通过铰链A的中心，不能使从动件转动，整个机构处于静止状态，机构的这种位置称为死点。死点位置的判断α=90ºγ=0º死点的影响避免措施：两组机构错开排列，如火车轮机构;F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG靠飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。死点位置的利用：夹紧工具当在FP力作用下夹紧工件时，铰链中心B、C、D共线，机构处于死点位置，此时工件加在构件1上的反作用力FQ无论多大，也不能使构件3转动。这就保证在去掉外力FP之后，仍能可靠夹紧工件。当需要取出工件时，只要在手柄上施加向上的外力，就可使机构离开死点位置，从而松脱工件。ABCD飞机起落架1、摆角ψ2、极位夹角θ3、急回特性急回特性4、行程速比系数基本概念（以曲柄摇杆机构为例）具有急回特性的四杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构摆动导杆机构设曲柄AB为原动件，摇杆CD为从动件。在曲柄回转一周的过程中，曲柄与连杆BC有两次共线，此时摇杆CD分别处于左、右两极线位置C1D和C2D的夹角。1、摆角ψ2、极位夹角θ当摇杆处于两极限位置时，曲柄在两相应位置所夹的锐角。若曲柄以等角速度ω逆时针转动。曲柄AB1AB2θ180φ1摇杆C1DC2Dωφ11t1211tCCv曲柄AB2AB1θ180φ2摇杆C2DC1Dωφ22t2122tCCvω=常数φ1φ2t1t2V2V1摇杆在回程运动速度较大的这种运动特性称为急回特性。3、急回特性4、行程速比系数摇杆摆回速度V2与摆去速度V1的比值。θ180θ180φφ212112ttvvK已知K时，11180θKKθ0，K1，机构具有急回特性。K越大，急回作用越明显。θ=0,K=1,机构不具有急回特性。曲柄摇杆机构具有急回特性。偏置式曲柄滑块机构具有急回特性。摆动导杆机构具有急回特性。利用机构的急回特性缩短非生产时间，提高劳动生产率。一、凸轮传动机构的组成和特点凸轮机构运用机床进刀机构一、凸轮传动机构的组成和特点内燃机的配气机构1.组成：凸轮，从动件，机架2.作用：将凸轮的转动或移动转变为从动件的移动或摆动3.特点:(1)结构简单、紧凑，工作可靠，容易设计，只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到预期的运动规律。(2)高副接触，易磨损，用于传力不大的控制机构和调节机构二、凸轮机构的分类1.按凸轮的形状分类(1)、盘形凸轮是一个绕固定轴转动并且具有变化向径的盘形零件，应用广泛。但从动件的行程不能太大。(2)移动凸轮具有曲线轮廓，并作往复直线移动的构件。(3)、圆柱凸轮在圆柱面上开有曲线凹槽，可使从动件获得较大的行程。2、按从动件的形状分类(1)、尖顶从动件尖顶从动件：结构简单，尖顶可与任何形状的凸轮轮廓保持接触，以实现复交杂的运动规律，但易于磨损，适合低速和作用力不大的场合。(2)、滚子从动件滚子从动件：滚子与凸轮之间为滚动摩擦，磨损小，可传递较大的动力，应用广泛。但结构较复杂。(3)、平底从动件平底从动件：从动件的端部以平面与凸轮轮廓接触。当不考虑摩擦时，凸轮作用在从动件上的力始终垂直于平底，传动效率高，且接触处易于形成油膜，利于润滑，常用于高速凸轮机构中。但不能与内凹或直线轮廓接触。3.按从动件的运动形式（2）摆动从动件（1）移动从动件4.按锁合方式的不同（锁合：保证凸轮与从动件始终接触的方式）力锁合凸轮，如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等；形锁合凸轮，如沟槽凸轮等。沟槽凸轮形锁合凸轮，如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共轭凸轮等。三、凸轮机构的应用（１）配气机构自动车床上的走刀机构（２）自动车床横刀架进给机构（３）车床仿形机构（4）显微镜、望远镜视度调节机构基圆：以凸轮最小半径rb所在的圆，rb称为凸轮的基圆半径。BC远休、远休止角：CD回程、回程运动角：DA近休、近休止角：'ss0AB推程、推程运动角：s'0'00四、凸轮机构的工作过程基圆：以凸轮最小半径rb所在的圆，rb称为凸轮的基圆半径。BC远休、远休止角：CD回程、回程运动角：DA近休、近休止角：AB推程、推程运动角：五、常用的从动件运动规律1.等速运动规律0//110dtdvaCdtdsvCCs★运动方程式一般表达式：运动特性：当采用匀速运动规律时，推杆在运动的起始点和终止点因速度有突变，在理论上加速度值为瞬时无穷大，使推杆产生非常大的惯性力，致使凸轮受到很大的冲击，称为刚性冲击。推程运动线图：适用场合：低速、轻载。运动特性：当采用等加速等减速运动规律时，在起点、中点和终点时，加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，所以，凸轮机构中由此而引起的冲击称为柔性冲击。适用场合：中速、轻载。2、等加速等减速运动规律★运动方程式一般表达式：22122102/2/CdtdvaCCdtdsvCCCs3、简谐运动规律（余弦加速度运动规律）：简谐运动：当一点在圆周上等速运动时，其在直径上的投影的运动即为简谐运动。推杆推程运动方程式：02022000cos2sin2cos12hahvhs推杆回程运动方程式：0022000cos2sin2cos12hahvhs运动特性：这种运动规律的加速度在起点和终点时有有限数值的突变，故也有柔性冲击。适用场合：中速、中载。小结：等速运动规律：有刚性冲击低速轻载等加速等减速运动：柔性冲击中速轻载余弦加速度运动规律：柔性冲击中低速重载运动规律运动特性适用场合螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动变为直线运动同时传递运动或动力。主要用于传递动力，运动、测量及及调整等。1.螺旋传动按其用途，可分为以下三种类型:传力螺旋传动螺旋调整螺旋一、螺旋传动的类型（1）传力螺旋——举重器、千斤顶、加压螺旋用途：传递动力，以小转矩产生大轴向力，要求自锁特点：低速、间歇工作，传递轴向力大、自锁（2）传导螺旋——机床进给丝杠用途：传递运动，要求有较高精度特点：速度高、连续工作、精度高（3）调整螺旋——机床、仪器及测试装置中的微调螺旋。（机床卡盘，压力机，车床尾座的调整螺旋）用途：调整和固定零件间的相互位置特点：是受力较小且不经常转动螺纹：矩形，梯形，锯齿形螺杆上螺旋副数目：单螺旋传动；双螺旋传动（1）滑动螺旋传动机构1）单螺旋传动机构①螺杆又转又移（螺母固定）(传力螺旋)螺旋千斤顶，螺旋式压力机。要求强度和自锁性能②螺杆转螺母移(传导螺旋)传递运动，要求精度和效率高（多线螺纹）。滑动螺旋滚动螺旋静压螺旋2.螺旋传动按其螺旋副摩擦性质的不同，又可分为：2）双螺旋传动机构（调整螺旋）螺杆上有不同螺距的螺纹，分别与两个螺母组成两个螺旋副螺杆又转又移，螺母一个固定另一移动①差动螺旋传动机构（微调机构）两个螺旋副旋向相同②复式螺旋传动机构（快速调整或移动）两个螺旋副旋向相反滑动螺旋特点：优点：构造简单、传动比大，工作连续，传动平稳、加工方便、工作可靠、承载能力高、传动精度高、易于自锁。缺点：磨损快、寿命短，摩擦损耗大，传动效率低（30~40%）传动精度低（２）滚动螺旋传动机构摩擦性质为滚动摩擦。滚动螺旋传动是在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺母之间连续装填若干滚动体（多用钢球），当传动工作时，滚动体沿螺纹滚道滚动并形成循环特点：传动效率高（可达90%），起动