汽车平面连杆机构.

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1、汽车机械基础 项目一 汽车平面连杆机构 一、机构的组成与运动简图 二、汽车常用四杆机构 三、四杆机构演化 四、 本 章 内 容 一 一 机构的组成与运动简图机构的组成与运动简图 复习复习 一、 机构的组成及相关概念 构件：运动单元体 零件：制造单元体 构件可由一个或 几个零件组成。 一 机构的组成与运动简图 机械：机械和机构的统称 一、 机构的组成及相关概念 构件：运动单元体 零件：制造单元体 构件可由一个或 几个零件组成。 一 机构的组成与运动简图 机械：机械和机构的统称 复习复习 二. 机构中的三类构件 机构中的构件分为以下三种类型。 图4-3 液体搅拌机 1机架 2曲柄 3连杆 4摇杆

2、(1) 机架 机构中被视为固定不动的构件。 机构中其他构件在它的支承下运动。 图4-3中的构件1是机架。 (2) 原动件 机构中由外部给定其运动的构件，也 称为输入构件。 机构中其他构件的运动由它驱动。 图4-3中曲柄2的转动由外部输入，是原动件。 (3) 从动件 机构中由原动件驱动的其他构件。 若从动件直接实现机构的功能，称为执行件；若从动件把运动输出本 机构，称为输出构件。 图4-3中连杆3、摇杆4都是从动件。 复习复习 三、运动副的表示方法 转动副 用一个小圆圈表示。 转动副 的表示方法 在代表转动副中机架 （固定件）的线条上，需 画上一列斜线。 移动副 用与移动方向一致的 一条直线或两

3、条平行线表示 。 移动副的表示方法 复习复习 1 平面高副 简图中应 画出两构件接触处的曲 线轮廓。 球面副与螺旋副 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 复习复习 三、运动副的表示方法 四、构件自由度 一个构件未用运动副与其它构件连接 之前，有三个自由度。 当用运动副连接后，构件间的相对运动受到约束， 失去一些自由度。运动副不同，失去的自由度数目和保 留的自由度数目也不同。 复习复习 2.计算公式 n：机构中活动构件数； Pl ：机构中低副数； Ph ：机构中高副数； F ：机构的自由度数； F = 3n - 2Pl - Ph 计算实例 n = 3, Pl =

4、 4, Ph = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =33 - 2Pl - Ph =33 - 24 - 0 = 1 练习练习 项目一 汽车平面连杆机构 本课 任务一 学过本课以后请写出在汽车中都有哪些是平面连 杆结构（至少写出5项）。 项目一 汽车平面连杆机构 1.平面连杆机构：若干构件通过低副连接而成的平面机构 。 2.平面连杆机构的特点：具有运动可逆性。 3.平面连杆机构主要优点 A D C B （1）低副压力小，制造简单，制造精度较高。 （2）实现转动、摆动和移动等基本运动形式转换。 （3）实现多种运动规律。 一、相关知识 1）低副存在间隙，产生运动误差。 2）不易精确实现复杂运动

5、规律。 4.平面连杆机构主要缺点 平面连杆机构分类 平 面 四 杆 机 构 铰链四杆机 构(全转动 副) 含有移动 副的平面 四杆机构 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 曲柄滑块机构 曲柄导杆机构 曲柄摇块机构 移动导杆机构 铰链四杆机构的类型及应用 课堂任务二 1. 铰链四杆机构 图4-10 铰链四杆机构 1、3连架杆 2连杆 4机架 以4个铰链联接4个构件而成的机构。 铰链四杆机构有三种基本形式： 曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。 二、铰链四杆机构的类型及应用 曲柄作整周定轴回转的构件； 连杆与其他构件链接的构件； 连架杆与机架相联的构件； 摇杆作定轴摆动的构件； 周转副能作36

6、0相对回转的运动副； 摆转副只能作有限角度摆动的运动副。 曲柄 连杆 摇杆 铰链四杆机构有三种基本形式： 曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。 二、铰链四杆机构的基本型式及应用 一为摇杆 一为曲柄 连架杆 (1) 曲柄摇杆机构 铰链四杆机构的两个连架杆之一是曲柄、另一是摇杆 ，为曲柄摇杆机构。 （1）将转动变为摆动 图4-8 破碎机的破碎机构 将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动 。 （1）雷达 (1) 曲柄摇杆机构 (2)搅拌器: 曲柄主动 (1) 曲柄摇杆机构 (3)汽车玻璃窗雨刷:转动变换为摆动 (1) 曲柄摇杆机构 （2）将摆动变为转动 (4)缝纫机踏板机构：摆动变换为转动 将摇杆的

7、往复摆动转变为曲柄的整周转动 (1) 曲柄摇杆机构 脱粒机及其机构运动简图 a脚踏脱粒机 b机构运动简图 摇杆为原动件：脚踏缝纫机 脚踏脱粒机 （2）将摆动变为转动 图4-13 缝纫机踏板机构 (2) 双曲柄机构 铰链四杆机构的两个连架杆均为曲柄，称为双 曲柄机构。 双曲柄机构中的任一个曲柄均可作为原动件，带 动从动曲柄旋转。 图4-14 惯性筛 但双曲柄机构具有如下运 动特性： 原动曲柄匀速转动时，从 动曲柄以每圈为周期作变 速转动。 图4-14所示的惯性筛 中，原动曲柄匀速转动 ，从动曲柄则在每一圈 转动中周期性地变换快 慢，从而达到筛分物料 的目的。 平行双曲柄机构或平行四边形机构 两曲

8、柄长度相 等，且连杆机架的长度也相等的双曲柄机构。 图4-15 平行四边形 机构的运动特性 及其应用示例 a)平行双曲柄机构 b)机车车轮联动机构 平行四边形机构运动有两个特性： 原动从动曲柄的转动保持同步。 运动中两曲柄保持平行，连杆与“机架” 也保持平行。 它因此获得广泛应用，如火车车轮的联动机构。 平行双曲柄机构 (2) 双曲柄机构 1） 两曲柄等长且平行，1=2 (2) 双曲柄机构 当两曲柄共线时，有可能成为反向双曲柄机构: 12 反平行双曲柄机构 车门 反平行四边形机构 公共汽车的车门开关机构 1主动曲柄 2连杆 3从动曲柄 4机架 5右车门 6左车门 7活塞门 8气缸 (2) 双曲

9、柄机构 插床双曲柄机构 (2) 双曲柄机构 摄影台升降机构 (2) 双曲柄机构 电风扇 摇头机构示意图 (3) 双摇杆机构 双摇杆机构 两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构。 双摇杆机构中的任一个活动件（摇杆或连杆）均可作为原动件，使两个摇杆 均实现往返摆动。 如电风扇的一种摇头机构。 起重机机构 汽车转向机构 飞机起落架机构 A B D C E A B D C E A B D C E （4）铰链四杆机构的类型判别 1、铰链四杆机构曲柄存在条件为： 1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆； 2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两 杆长度之和。（称为杆长条件） 上述两个条件必须同时满足，否则机构不存

10、在曲柄 在满足杆长和的条件下，取不同杆为机架就可以 得到不同类型的铰链四杆机构。 （1）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另 一连架杆为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构； （2）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双该机构为双 曲柄机构曲柄机构； （3）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，即该 机构为双摇杆机构为双摇杆机构。 三、铰链四杆机构的演化 演化方法：转动副 移动副（滑块四杆机构）； 选取不同构件作为机架 （一）、转动副转化成移动副 1、铰链四杆机构中一个转动副转化为移动副 1 1. 滑块四杆机构 图4-12 曲柄滑块机构 a）对心曲柄滑块机构 b）偏置曲柄滑

11、块机构 1曲柄 2连杆 3滑块 4机架 含有移动副四杆机构称为滑块四杆机构，简称滑块机构。 其基本形式有曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构和定块机构。 1 曲柄滑块机构应用很广泛，如内燃机里的曲柄滑块机构和自动送料机构等。 图4-21 曲柄滑块机构的应用示例 a)内燃机中的曲柄滑块机构 b)自动送料机构 1曲轴 2连杆 3活塞 4滑块 5曲柄 2、摇块机构 (1)、演化过程 曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时，就演化成摇块机构。 (2)、应用 泵 3、导杆机构 曲柄滑块机构中，当将曲柄改为机架时，就演化成导杆机构。 4、定块机构 曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，就演化成定块机构。 总结 任务

12、二 v 1.运动副 v 运动副是指两构件直接接触并能产生相对运动的一种活动联接，通常 用三种接触形式联接起来：即点接触、线接触和面接触。 v 2. 平面连杆机构 v 由若干构件通过低副连接组成的平面机构称为平面连杆机构（也称为 低副机构）。 v 平面四杆机构是多杆机构的基础，结构最简单，应用最广泛。 v 3.铰链四杆机构 v 全部用转动副将四个构件联接起来的四杆机构称为铰链四杆机构。 v 4铰链四杆机构的分类 v 1、曲柄摇杆机构 v 2、双曲柄机构 v 3、双摇杆机构。 任务三、铰链四杆机的基本特性 v 学习任务：试对图1-1-15所示的结构进行分析，并完成相 应学习内容。 一、铰链四杆机构

13、的曲柄存在条件 (一)曲柄存在条件 v 通过对铰链四杆机构的三种基本形式的分析可以看到，三 种基本形式的区别在于有无曲柄和有几个曲柄。观察图1- 1-16铰链四杆机构，可以看到，四个杆相对长度对机构类 型有影响。因此，铰链四杆机构的三种基本形式与机构中 四个杆相对长度有关系。 v 铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于机构各杆的相对长 度和机架的选择。 v 1、在曲柄摇杆机构中，曲柄是最短杆； v 2、最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之 和。 v 这是曲柄存在的必要条件。 复习 二）铰链四杆机构的判断规则 v 1、若机构不满足杆长之和条件则只能成为双摇杆机构. v 2、若机构满足杆长之

14、和条件，则： v (1) 以最短杆的邻边为机架时为曲柄摇杆机构； v (2) 以最短杆为机架时为双曲柄机构； v (3) 以最短杆的对边为机架时为双摇杆机构。 复习 v 【任务实施】 二、铰链四杆机构的基本特点 （一）急回特性 摇杆摆回速度比摆去速度快的性质，称急回特性。 （二）传力特性（压力角和传动角） 通常用压力角和传动角来表示四杆机构的传力性能。 从动件受力点的受力方向与受力点的速度方向间所夹的锐 角，称为压力角，压力角的余角 ， 称为传动角，如图1-1- 18 （二）传力特性（压力角和传动角） 机构运转过程中，压力角和传动 随从动件的位置而变 化。压力角愈小，使从动件运动的有效分力越大

15、，机构传 动的效率也越高，所以可用压力角的大小判断机构的传力 特性。 为了保证机构能正常工作，要限制工作行程的最大 压力角 或最小传动角 ，一般设计时应使最小传动角 40 。 （三）死点位置 曲柄AB为从动件时，当连杆BC与曲柄AB处于共线 位置时，连杆BC与曲柄AB之间的传动角 0，压力角 =90，这时摇杆CD经连杆BC传给从动件曲柄AB的力通过 曲柄转动中心A，转动力矩为零，从动件不转，机构停顿 ，机构所处的这种位置称为死点位置。 （三）死点位置 通过死点位置采取的措施： v1、利用从动件的惯性顺利地通过死点位置 。 v2、采用错位排列地方式顺利地通过死点位 置。 任务三 总结 v （一）铰链四杆机的基本特性 v 1、急回特性：摇杆摆回速度比摆去速度快的性质，称急 回特性。 v 2、死点位置：曲柄为从动件时，当连杆与曲柄处于共线 位置时，连杆与曲柄之间的传动角 0，压力角