《汽车机械基础 教学课件 ppt 作者 徐咏良 王晖 4.常用机构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车机械基础 教学课件 ppt 作者 徐咏良 王晖 4.常用机构（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、模块四 常用机构,平面连杆机构是由若干个刚性构件通过转动副或移动副连接而成的机构，也称平面低副机构，组成平面连杆机构各构件的相对运动均在同一平面或相互平行的平面内。,4.1 平面连杆机构,平面连杆机构的主要优点 ：,（1）各构件之间的运动副元素均为面接触，故这类运动中单位面积上的压力较小，承受载荷大。 （2）润滑条件好，磨损较轻。 （3）结构简单、易于加工，能保证较高的制造精度。 （4）能方便地实现转动、摆动、移动等基本运动形式，以及相互之间的转换。 （5）能实现一些较复杂的平面规律，从而获得多种运动轨迹，以满足不同工作的要求。,平面连杆机构的主要缺点 ：,（1）由于低副中存在间隙，各构件也有
2、尺寸误差，故整个机构存在较大的累积误差。 （2）累积误差导致机构运动中产生的运动误差，使之不能准确地反映机构的运动要求。 （3）不易于精确地实现复杂运动规律。 （4）各构件在运动中产生的习惯性力也不容易平衡。,4.1 平面连杆机构,一、铰链四杆机构,最基本的是铰链四杆机构，即四个杆全部用铰链（转动副）连接的平面四杆机构,机架机构中固定不动的杆，如图中的杆4。 连架杆与机架直接连接的杆，如图中的杆1和杆3。 连杆机构中不与机架直接连接的杆，如图的杆2。,在铰链四杆机构中，连杆通常做平面运动，连架杆1和3绕各自的回转中心A和D转动。其中能做整周回转运动的连架杆称为曲柄；而仅能在一定角度范围内摆动的
3、连架杆称为摇杆。,4.1 平面连杆机构,一、铰链四杆机构,4.1 平面连杆机构,一、铰链四杆机构,4.1 平面连杆机构,1. 曲柄摇杆机构,一个连架杆做循环整周运动，而另一连架杆做摆动,构件AB可作整圈的转动，构成曲柄；天线3作为机构的另一连架杆可作一定范围的摆动，构成摇杆；随着曲柄的缓缓转动，天线仰角得到改变。,一、铰链四杆机构,4.1 平面连杆机构,一、铰链四杆机构,4.1 平面连杆机构,汽车雨刮,随着电动机带着曲柄AB转动，刮雨胶与摇杆CD一起摆动，完成刮雨功能。,搅拌机,随着电动机带曲柄AB转动，搅拌爪与连杆一起作往复的摆动，爪端点E作轨迹为椭圆的运动，实现搅拌功能。,2双曲柄机构,两
4、个连架杆均能做整周的运动，则该机构称为双曲柄机构,由于从动曲柄3与主动曲柄1的长度不同，故当主动曲柄1匀速回转一周时，从动曲柄3作变速回转一周，机构利用这一特点使筛子6作加速往复运动，提高了工作性能。,一、铰链四杆机构,4.1 平面连杆机构,一、铰链四杆机构,4.1 平面连杆机构,当两曲柄的长度相等且平行布置时，成为平行双曲柄机构,路灯检修车的载人升斗利用了平动的特点,车门的启闭机构利用了两曲柄反向转动的特点,3.双摇杆机构,两根连架杆均只能在不足一周的范围内运动的铰链四杆机构称为双摇杆机构。,港口用起重机吊臂结构原理图,ABCD构成双摇杆机构，AD为机架，在主动摇杆AB的驱动下，随着机构的运
5、动连杆BC的外伸端点M获得近似直线的水平运动，使吊重Q能作水平移动而大大节省了移动吊重所需要的功率。,一、铰链四杆机构,4.1 平面连杆机构,电风扇摇头机构原理图,汽车偏转车轮转向机构,电动机外壳作为其中的一根摇杆AB，蜗轮作为连杆BC，构成双摇杆机构ABCD。蜗杆随扇叶同轴转动，带动BC作为主动件绕C点摆动，使摇杆AB带动电动机及扇叶一起摆动，实现一台电动机同时驱动扇叶和摇头机构,两根摇杆AB、CD是等长的，适当选择两摇杆的长度，可以使汽车在转弯时两转向轮轴线近似相交于其他两轮轴线延长线某点P，汽车整车绕瞬时中心P点转动，获得各轮子相对于地面作近似的纯滚动，以减少转弯时轮胎的磨损。,二、曲柄
6、存在的条件,在铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于机构中各杆的长度关系，即要使连架杆能做整周的转动而成为曲柄，各杆必须满足一定的条件，这就是曲柄存在的条件。,在铰链四杆机构中，要使连架杆成为曲柄，必须同时具备两个条件，即： 连架杆与机架中必须有一个是最短杆； 最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆的长度之和。,4.1 平面连杆机构,推 论：,（1）以最短杆的相邻杆作机架时，该机构为曲柄摇杆机构。 （2）以最短杆做机架时，该机构为双曲柄机构。 （3）以最短杆相对的杆做机架时，该机构为双摇杆机构。,4.1 平面连杆机构,二、曲柄存在的条件,例 铰链四杆机构ABCD如图所示。请根据基本类型判别准则
7、，说明机构分别以AB、BC、CD、AD各杆为机架时属于何种机构。,解 各杆长度标于图，分析题目给出铰链四杆机构可知，最短杆为AD = 20，最长杆为CD = 55，其余两杆AB = 30、BC = 50。 因为 AD + CD = 20 + 55 = 75 AB + BC = 30 + 50 = 80 Lmin + Lmax 故满足曲柄存在的第一个条件。 （1）以AB或CD为机架时，即最短杆AD成连架杆，故为曲柄摇杆机构。 （2）以BC为机架时，即最短杆成连杆，故机构为双摇杆机构。 （3）以AD为机架时，即以最短杆为机架，机构为双曲柄机构。,4.1 平面连杆机构,三、平面四杆机构的性质,1.急
8、回运动特性,当曲柄等速转动时，摇杆来回摆动的平均速度是不同的，摇杆的这种运动特性称为急回运动特性。,K=,越大K值就越大，急回特性就越明显,4.1 平面连杆机构,三、平面四杆机构的性质,4.1 平面连杆机构,2.压力角和传动角,主动曲柄通过连杆BC传递到C点上的力F的方向与从动摇杆DC受力点C的绝对速度c的方向之间所夹的锐角 ，称为压力角,压力角 的余角，称为传动角, 越小， 越大，有效分力Ft越大，而Fn越小，对机构传动越有利，为保证机构传动良好，设计时通常要使min40，传动力矩较大时，则要使min50。,三、平面四杆机构的性质,4.1 平面连杆机构,三、平面四杆机构的性质,4.1 平面连
9、杆机构,3.死点位置,如图A，若摇杆为主动件，则当摇杆处于两个极限位置时，连杆与曲柄共线，此时传动角 =0。,主动件摇杆CD通过连杆作用于从动曲柄AB上的力，恰好通过曲柄的回转中心A，所以理论上不论作用多大的力，均不能使曲柄AB转动，因而产生“顶死”现象,如图b所示的偏置曲柄滑块机构，当滑块主动并处于极限位置（C1，C2）时，机构的这种状态位置称为死点位置。,三、平面四杆机构的性质,4.1 平面连杆机构,三、平面四杆机构的性质,4.1 平面连杆机构,处理死点的方法：,为了使机构能顺利通过死点位置而连续正常运转，曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构可以安装飞轮，增大转动惯量； 对于多缸活塞式发动机，可采用
10、错位排列，将死点位置相互错开，从而使曲轴始终获得有效的驱动力矩（如汽车发动机等）。,三、平面四杆机构的性质,4.1 平面连杆机构,三、平面四杆机构的性质,4.1 平面连杆机构,死点的有效利用：,图a所示为一种快速夹具，要求夹紧工件后夹紧反力不能自动松开夹具，所以将夹头构件1看成主动件，当连杆2和从动件3共线时，机构处于止点，夹紧反力N对摇杆3的作用力矩为零。这样，无论N有多大，也无法推动摇杆3而松开夹具。当我们用手搬动连杆2的延长部分时，因主动件的转换破坏了止点位置而轻易地松开工件。,图b所示为飞机起落架处于放下机轮的位置，地面反力作用于机轮上使AB件为主动件，从动件CD与连杆BC成一直线，机
11、构处于止点，只要用很小的锁紧力作用于CD杆即可有效地保持着支撑状态。当飞机升空离地要收起机轮时，只要用较小力量推动CD，因主动件改为CD破坏了止点位置而轻易地收起机轮。,四、平面四杆机构的演化和应用,1.曲柄滑块机构,含有移动副的四杆机构称为滑块四杆机构，当滑块运动的轨迹为曲线时称为曲线滑块机构，当滑块运动的轨迹为直线时称为直线滑块机构,偏置曲柄滑块机构,对心曲柄滑块机构,4.1 平面连杆机构,四、平面四杆机构的演化和应用,4.1 平面连杆机构,曲柄滑块机构的应用,内燃机、空压机、蒸汽机的活塞连杆曲柄机构,自动送料装置,偏心轮机构,四、平面四杆机构的演化和应用,4.1 平面连杆机构,四、平面四
12、杆机构的演化和应用,4.1 平面连杆机构,2.导杆机构,在对心曲柄滑块机构中，导杆是固定不动的，如果做成将导杆4铰接于A点，使之能够绕A点转动，并使AB杆固定，就变成了导杆机构,当ABBC时，导杆能够作整周的回转，称旋转导杆机构,当ABBC时，导杆4只能作不足一周的回转，称摆动导杆机构,四、平面四杆机构的演化和应用,4.1 平面连杆机构,1机架 2曲柄 3滑块 4导杆 1机架 2曲柄 3滑块 4导杆 导杆机构的应用,牛头刨床,插床,3.摇块机构和定块机构,在对心曲柄滑块机构中，将与滑块铰接的构件固定成机架，使滑块只能摇摆不能移动，就成为摇块机构,四、平面四杆机构的演化和应用,4.1 平面连杆机
13、构,四、平面四杆机构的演化和应用,4.1 平面连杆机构,将对心曲柄滑块机构中的滑块固定为机架，就成了定块机构,1连杆 2摆杆 3定块 4滑杆,四、平面四杆机构的演化和应用,4.1 平面连杆机构,凸轮是具有曲线或曲面轮廓且作为高副元素的构件，凸轮轮廓按输出运动学特性和动力学特性的要求设计。,含有凸轮的机构称为凸轮机构。,凸轮机构分为平面凸轮机构与空间凸轮机构两大类。,所有构件间的相对运动均为平面运动的凸轮机构称为平面凸轮机构,各构件间的相对运动包含空间运动的凸轮机构称为空间凸轮机构,1凸轮 2导筒 3气门,4.2 凸轮机构,1. 凸轮机构的组成与特点,凸轮机构主要由凸轮、从动杆、机架3个部分组成
14、,凸轮为主动件，做定轴等速运动,从动件按一定规律做往复移动或摆动,特点：,（1）凸轮机构结构简单、紧凑，只需改变凸轮的外廓形状，就可改变从动件的运动规律，容易实现复杂运动的要求。 （2）凸轮外廓与从动件是点接触或线接触，易磨损，多用在传递动力不大的场合； （3）凸轮机构可以高速启动，动作准确可靠。,一、凸轮机构概述,4.2 凸轮机构,一、凸轮机构概述,4.2 凸轮机构,2.凸轮机构的分类,（1） 按凸轮的形状分类,盘形凸轮,它是凸轮的最基本型式。,移动凸轮,当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作往复移动，这种凸轮称为移动凸轮,一、凸轮机构概述,4.2 凸轮机构,2.凸轮机构的分类,一
15、、凸轮机构概述,4.2 凸轮机构,2.凸轮机构的分类,一、凸轮机构概述,圆柱凸轮,这种凸轮可认为是将移动凸轮卷成圆柱体而演化成的。,盘形凸轮和移动凸轮与从动件之间的相对运动为平面运动； 而圆柱凸轮与从动件之间的相对运动为空间运动，所以前两者属于平面凸轮机构，后者属于空间凸轮机构。,4.2 凸轮机构,2.凸轮机构的分类,一、凸轮机构概述,2.凸轮机构的分类,一、凸轮机构概述,2.凸轮机构的分类,一、凸轮机构概述,4.2 凸轮机构,2.凸轮机构的分类,一、凸轮机构概述,（2）按从动件的型式分类,尖底从动件,滚子从动件,平底从动件,4.2 凸轮机构,2.凸轮机构的分类,一、凸轮机构概述,二、凸轮机构
16、的工作原理,1.凸轮机构的工作过程和有关参数,4.2 凸轮机构,二、凸轮机构的工作原理,4.2 凸轮机构,2.从动件的常用运动规律,（1） 等速运动规律,从动件上升（或下降）的速度为一常数的运动规律称为等速运动规律。,s=t,=t,二、凸轮机构的工作原理,4.2 凸轮机构,为了避免产生刚性冲击，通常在位移曲线转折处采用圆弧过渡进行修正，修正圆弧半径r可取行程h的1/2。,（2） 等加速等减速运动规律,从动件在行程中先作等加速运动，后作等减速运动的运动规律称为等加速等减速运动规律。,通常，加速段和减速段的时间相等，位移也相等（1/2h），加速度的绝对值也相等。,三、凸轮机构基本尺寸的确定,设计凸轮机构时，不仅要保证从动件能实现预期的运动规律，还要求整个机构传力性能良好、结构紧凑。这些要求与凸轮机构的压力角、基圆半径、滚子半径等有关。,1. 凸轮机构的压力角及许用值,F为作用在从动件上的外载荷，沿着接触点处的法线方向,将F分解成沿从动件轴向缓和径向的两个分力，即：,
