汽车机械基础项目六常用机构课件.ppt

1、项目六 汽车常用机构活动一活动一 平面机构的组成平面机构的组成 活动二活动二 平面连杆机构平面连杆机构活动三活动三 凸轮机构凸轮机构一、机构的组成及相关概念一、机构的组成及相关概念1.机器 现在机器一般由动力装置、传动装置、执行装置和操纵、控制及辅助装置四大部分组成。2.机构 由若干具有确定相对运动的实体组成，用来传递力、运动或转换运动形式的系统称为机构。组成机构的具有确定相对运动的实体，称为构件。活动一活动一 平面机构的组成平面机构的组成 机械是机器和机构的总称。从制造角度来分析，机器是若干零件组成的。零件是指机器的制造单元，如齿轮、曲轴、螺栓、箱体等。从运动角度来分析，可以把机器看成是由若

2、干构件组成的。构件是机器的运动单元。构件可以是一个零件(如图6-4内燃机的曲轴)，也可是多个零件的刚性组合体(如图6-5内燃机的连杆)。零件又可分为两类：一类是在各种机器中都可能用到的了零件，称为通用零件，如螺母、螺栓、齿轮、凸轮等；另一类则是在特定类型机器中才能用到的零件，称为专用零件，如曲轴、活塞等。二、运动副二、运动副1.构件的自由度、约束与运动副 自由度是构件可能出现的独立运动。任何一个构件在空间自由运动均有六个自由度，即可描述为在直角坐标系内沿着三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动。所以一个做平面运动的构件，只有三个自由度。对物体运动的限度称为约束。两构件之间直接接触并能产生一定相对

3、运动的连接称为运动副。2.运动副的分类 根据组成运动的两构件之间的相对运动是平面运动还是空间运动，运动副可以分为平面运动副和空间运动副。两构件之间不外乎通过点、线、面来接触。按两构件间的接触特性，通常将平面运动副分为低副和高副两大类。(1)低副 两构件之间通过面接触形成的运动副称为低副。根据它们之间的相对运动是转动还是移动，又可分为转动副和移动副。(2)高副 两构件之间通过点或者先接触组成的运动副称为高副。三、平面机构运动简图 按一定比例确定运动副的位置，并用特定的构件和运动副符号及线条绘制图形，这种表示机构运动特征的简单图形称为机构运动简图。1.组成机构的构件分类 根据机构运动时构件的运动情

4、况不同，可将构件分为三类。(1)机架 机构中固定不动的构件称为机架，用来支撑其它活动构件。如图4-1中的气缸体。(2)主动件 机构中接受外部给定运动规律的活动构件称为主动件或运动件，一般与机架相连。如图4-1中的活塞。(3)从动件 机构中随主动件运动而运动的所有活动构件称为从动件。2.机构运动简图的符号 3.机构运动简图的绘制机构运动简图的绘制可按以下步骤进行：(1)观察机构的实际结构，分析机构运动情况，确定机架、原动件和从动件。(2)由原动件开始，顺着运动传递路线，依次分析构件间的相对运动形式，确定运动副的类型。(3)以与构件运动平面相平行的平面作为绘制运动简图的平面，用规定的线条和符号按比

5、例尺绘制图形，即机构运动简图。四、机构具有确定运动的条件四、机构具有确定运动的条件1.平面机构的自由度 机构相对于其机架所具有的独立运动数目称为机构的自由度。若以F表示平面运动机构的自由度数，n表示机构的活动构件数，机构中共有低副的个数为PL，高副的个数为PH，则平面机构自由度的计算公式为 HLPPnF23HLPPnF232.计算机构自由度的注意事项(1)复合铰链(2)局部自由度(3)虚约束一、平面四杆机构类型与应用一、平面四杆机构类型与应用 平面连杆机构常以其所含的构件(杆)数来命名，如四杆机构、五杆机构等等。平面四杆机构是最基本、最简单的平面连杆机构，可分为铰链四杆机构和含有移动副的四杆机

6、构。1.铰链四杆机构 各个构件之间全部用转动副连接的四杆机构称为铰链四杆机构。根据运动形式的不同，铰链四杆机构可分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种类型。活动二活动二 平面连杆机构平面连杆机构(2)铰链四杆机构类型的判别 铰链四杆机构的类型与机构中是否存在曲柄有关。可以论证，必须同时具备以下两个条件，铰链四杆机构中才会存在曲柄：1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；2)连架杆与机架必有一个是最短杆。根据曲柄存在的条件，还可得如下结论：如果铰链四杆机构中，最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，那么：1)取与最短杆相邻的杆做机架时，该机构为曲柄摇杆机构(图8-2

7、6a)；2)取最短杆为机架时，该机构为双曲柄机构(图8-26b)；3)取与最短杆相对的杆为机架时，该机构为双摇杆机构(图8-26c)。2.含有移动副的四杆机构 二、平面四杆机构的基本特性及设计二、平面四杆机构的基本特性及设计 1.急回特性在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件并作等速转动时，从动摇杆空回行程的平均角速度大于其工作行程的平均角速度，摇杆的这种运动特性称为急回特性。曲柄摇杆机构的运动过程如图所示。摇杆在两极限位置间的夹角称为摇杆的摆角。摇杆处于两极限位置时，主动件曲柄所夹的锐角称为极位夹角。曲柄摇杆机构的急回特性 急回特性相对程度用行程速比系数K（即从动件空回行程的平均速度v2与工作行程

8、的平均速度v1的比值）来表示，)12(180180/212112121212tttCCtCCvvK上式表明：机构要具有急回特性则必有k1，即0;k值愈大，机构急回特性愈明显，k值的大小取决于极位夹角的大小。愈大，k值愈大；反之，愈小，k值愈小。若=00，则k=1，机构没有急回特性。将上式整理后，可得极位夹角的计算公式)22(11180KK设计新机器时，总是根据机械的急回特性要求先给出K值，然后按（2-2）式算出极位夹角，再确定各构件的尺寸。极位夹角 的大小也可由作图法（曲柄于连杆两共线位置之间的夹角）求得。2.死点位置如图所示，曲柄摇杆机构以摇杆CD作为主动件，而曲柄AB为从动件时，则当摇杆处

9、于极限位置时，连杆BC与曲柄AB共线，此时在主动件上无论施加多大的驱动力，连杆加给曲柄的力均通过铰链中心A，此力对A点不产生力矩，所以都不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点位置。机构是否有死点取决于从动件与连杆是否有共线的位置。为使机构正常运转，应设法避开死点。在机构设计时，一般采用安装飞轮加大惯性或采用相同机构错位排列的方法，使机构闯过死点。在机车车轮联动机构中，则是利用第三个平行曲柄来消除平行四边形机构在这种死点位置的运动不确定性。死点位置是摇杆作为主动件时曲柄摇杆机构固有的特性，在此位置从动件会出现“顶死”现象，还可能出现运动不确定现象。工程上也常利用死点来工作。如图所示为机床夹具的夹

10、紧机构。机构静止于死点位置时，若不改变原动件，机构具有保持原位置永远不变的特性。3.压力角和传动角 在不计运动副中摩擦和构件质量的情况下，机构中从动件受力F方向和受力点绝对速度vC方向间所夹的锐角称为机构在此位置的压力角。如图所示。压力角是衡量机构传力效果的一个标志。力F在vC方向的有效分力F=Fcos，即压力角愈小，有效分力愈大，对机构的传动愈为有利。机构运转时，压力角是变化的，为了保证机构具有较好的传动特性，在设计四杆机构时，要求最大压力角小于许用压力角，即max，通常取50,此条件称为机构的传力条件。压力角的余角=900-，称为机构在此位置的传动角，传动角，如上图所示。对于连杆机构，传动

11、角往往表现为连杆与从动件之间所夹的锐角，比较直观，所以有时用传动角来反映机构的传力性能较为方便。即压力角越小，传动角越大，机构的传力性能越好；反之，越大，越小，机构传力越费劲，传动效率越低。一、凸轮传动机构的结构、特点和应用一、凸轮传动机构的结构、特点和应用 凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架组成。凸轮是一个具有特殊曲线轮廓或凹槽的构件，它能控制从动件的运动规律，因此凸轮通常作主动件作等速转动，当凸轮运动时，借助它的曲线轮廓(或凹槽)，可使从动件作预期的运动。凸轮机构结构简单紧凑，设计方便，便于准确地实现给定的运动规律，因此，凸轮机构广泛应用于各种自动化机械、自动控制装置和仪表中；但凸轮与从动件之间为点或线接触，属于高副，故不便润滑，易磨损，因此凸轮机构一般用于传递动力不大的场合。活动三活动三 凸轮机构凸轮机构二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类凸轮机构的类型很多，一般按凸轮形状和从动件的形式进行分类。三、凸轮机构的运动过程和运动参数三、凸轮机构的运动过程和运动参数