(化學(xué))汽車常見四桿機構(gòu)課件

1、節(jié)目錄2.1 曲柄連桿機構(gòu)2.2 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)2.3 四桿機構(gòu)的特性菜單第1頁，共66頁。2.2 汽車常見四桿機構(gòu) 1）掌握汽車機械中常用傳動機構(gòu)的工作原理、特點、選用及其設(shè)計計算方法。 2）具有運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊等有關(guān)技術(shù)資料的能力。 3）了解使用、維護和管理機械設(shè)備的一些基礎(chǔ)知識。本篇的學(xué)習(xí)目標(biāo) 第2頁，共66頁。為什么汽車能轉(zhuǎn)向自如？為什么雨天刮雨器能把汽車前窗水滴刮干凈？為什么汽車轉(zhuǎn)彎不與地面打滑？為什么卡車能自卸翻斗？為什么汽車車門能開關(guān)自如？這就是汽車中存在許許多多的平面連桿機構(gòu)。導(dǎo)入：第3頁，共66頁。概述連桿機構(gòu)用低副聯(lián)接構(gòu)件組成的機構(gòu)，又稱低副機構(gòu)。 連桿機構(gòu)用于：轉(zhuǎn)

2、動、擺動、移動等運動形式之間的轉(zhuǎn)換。連桿機構(gòu)應(yīng)用廣泛,而且是組成多桿機構(gòu)的基礎(chǔ)。最簡單的平面連桿機構(gòu)是由四個構(gòu)件組成的，簡稱平面四桿機構(gòu)。汽車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)和刮雨器機就是由平面連桿機構(gòu)組成。第4頁，共66頁。一、平面連桿傳動機構(gòu) 是由若干個構(gòu)件用低副聯(lián)接并作平面運動的機構(gòu)。二、平面連桿傳動機構(gòu)特點 運動副為低副，壓強小、磨損輕、壽命較長； 表面形狀簡單，易于加工、成本較低。1 曲柄機構(gòu)第5頁，共66頁。平面連桿機構(gòu)的應(yīng)用：實例3：發(fā)動機活塞連桿機構(gòu)實例2：汽車刮雨器實例1：機車車輪聯(lián)動機構(gòu)第6頁，共66頁。三、鉸鏈四桿機構(gòu) 當(dāng)四桿機構(gòu)中的運動副都是轉(zhuǎn)動副時，稱為鉸鏈四桿機構(gòu)。如圖1所示。連架桿連桿

3、機架圖1第7頁，共66頁。 曲柄:能做整周轉(zhuǎn)動的連架桿。 搖桿：僅能在某一角度擺動的連架桿。第8頁，共66頁。按照連架桿是曲柄還是搖桿，將鉸鏈四桿機構(gòu)分為三種基本型式：曲柄搖桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)基本型式：第9頁，共66頁。1、曲柄搖桿機構(gòu):鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩個連架桿，一個為曲柄，另一個為搖桿。功能：將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為擺動，或?qū)[動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動。 圖2所示為調(diào)整雷達天線俯仰角的曲柄搖桿機構(gòu)。 圖3所示為縫紉機的踏板機構(gòu)。第10頁，共66頁。圖2 雷達天線俯仰角調(diào)整機構(gòu) 第11頁，共66頁。圖3 縫紉機的踏板機構(gòu)曲柄為從動件，機構(gòu)工作時會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？第12頁，共66頁。2、雙曲柄機構(gòu)

4、 圖4 插床雙曲柄機構(gòu) 兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu)。 第13頁，共66頁。圖5 平行四邊形機構(gòu)及其不確定性在雙曲柄中常見的是平行四邊形機構(gòu)，但平行四邊形會出現(xiàn)運動的不確定。平行四邊形機構(gòu)第14頁，共66頁。利用錯列機構(gòu)克服平行四邊形機構(gòu)不確定性狀態(tài)第15頁，共66頁。機車聯(lián)動機構(gòu)利用輔助曲柄消除平行四邊形機構(gòu)的運動不確定狀態(tài)第16頁，共66頁。車門啟閉機構(gòu)平行四邊形機構(gòu)的應(yīng)用例子圖7 車門啟閉機構(gòu) 第17頁，共66頁。慣性篩第18頁，共66頁。圖8所示為起重機機構(gòu).3、雙搖桿機構(gòu) 兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu)。功能:將一種擺動轉(zhuǎn)換成另一種擺動。 第19頁，共6

5、6頁。圖8 港口起重機第20頁，共66頁。雙搖桿機構(gòu)應(yīng)用實例：飛機起落架圖9 飛機起落架 第21頁，共66頁。兩搖桿長度相等的雙搖桿機構(gòu)，稱為等腰梯形機構(gòu)。2 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)第22頁，共66頁。汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)方向盤是怎樣把運動傳遞給車輪的呢？第23頁，共66頁。補充：一、鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判別 鉸鏈四桿機構(gòu)中是否存在曲柄，取決于機構(gòu)各桿的相對長度和機架的選擇。 如圖10各桿長度以l1、l2、l3、l4表示。為了保證曲柄1整周回轉(zhuǎn)，曲柄1必須能順利通過與機架4共線的兩個位置AB和AB。 第24頁，共66頁。圖10 曲柄存在的條件分析 第25頁，共66頁。 當(dāng)曲柄處于AB 時，形成三角

6、形BCD。根據(jù)三角形兩邊之和必大于第三邊，可得l2（l 4- l 1）+ l 3l 3（l 4-L1）+ l 2即：l 1+ l 2 l 3+ l 4 l 1+ l 3l 2+ l 4 第26頁，共66頁。當(dāng)曲柄處于AB”位置時，形成三角形B”C”D。可寫出以下關(guān)系式：l 1+ l 4l2+ l3 將以上三式兩兩相加可得：l 1l 2 l 1l 3 l 1l 4第27頁，共66頁。曲柄存在的必要條件：(2) 連架桿和機架中必有一個是最短桿。（1） 最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。 第28頁，共66頁。根據(jù)以上分析可知： 如何得到不同類型的鉸鏈四桿機構(gòu)？當(dāng)各桿長度不變時，取不同

7、桿為機架就可以得到不同類型的鉸鏈四桿機構(gòu)。第29頁，共66頁。（1）取最短桿相鄰的構(gòu)件 （桿2或桿 4）為機架時：為曲柄搖桿機構(gòu)圖11第30頁，共66頁。（2）取最短桿為機架為雙曲柄機構(gòu)。其連架桿2和4均為曲柄第31頁，共66頁。（3）最短桿的對邊（桿3）為機架 （最短桿為連桿）兩連架桿2和4都不能整周轉(zhuǎn)動故圖所示為雙搖桿機構(gòu)。第32頁，共66頁。鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的必要條件 最短桿和最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。 滿足這個條件的機構(gòu)究竟有一個曲柄、兩個曲柄或沒有曲柄，還需根據(jù)取何桿為機架來判斷。 當(dāng)最短桿和最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和時，則不論取哪個構(gòu)件為機架，都無曲柄存

8、在，為雙搖桿機構(gòu)。第33頁，共66頁。二、鉸鏈四桿機構(gòu)的演化1. 回轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)化成移動副曲柄搖桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)演化：回轉(zhuǎn)副D移動副第34頁，共66頁。 圖12 曲柄滑塊機構(gòu)的演化 第35頁，共66頁。鉸鏈四桿機構(gòu)的演化：曲柄滑塊機構(gòu)類型偏置曲柄滑塊機構(gòu)，e0，滑塊運動線與曲柄回轉(zhuǎn)中心不共線；對心曲柄滑塊機構(gòu)， e=0，滑塊運動線與曲柄回轉(zhuǎn)中心共線；應(yīng)用：活塞式內(nèi)燃機，空氣壓縮機，沖床等。特點：曲柄等速回轉(zhuǎn)，滑塊具有急 回特性。滑塊導(dǎo)桿e第36頁，共66頁。曲柄滑塊機構(gòu)的應(yīng)用：自動送料機構(gòu)第37頁，共66頁。2導(dǎo)桿機構(gòu)圖a）所示為曲柄滑塊機構(gòu)。若取曲柄為機架，則為演變?yōu)閷?dǎo)桿機構(gòu)，如圖b）所示。a.

9、若L1L2，則為擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。第38頁，共66頁。圖13 牛頭刨床的擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 第39頁，共66頁。 回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機構(gòu) （簡易刨床的主運動機構(gòu)）實例第40頁，共66頁。3搖塊機構(gòu)圖a）所示的為曲柄滑塊機構(gòu)。若取桿2為固定件，即可得圖c）所示的擺動滑塊機構(gòu)，或稱搖塊機構(gòu)。第41頁，共66頁。圖14 自卸卡車翻斗機構(gòu)及其運動簡圖 搖塊機構(gòu)廣泛應(yīng)用于擺動式內(nèi)燃機和液壓驅(qū)動裝置內(nèi)。如圖16所示自卸卡車翻斗機構(gòu)及其運動簡圖。在該機構(gòu)中，因為液壓油缸3繞鉸鏈C擺動，故稱為搖塊。第42頁，共66頁。4定塊機構(gòu)若取塊3為固定件，即可得圖d）所示的固定滑塊機構(gòu)或稱定塊機構(gòu)。圖a）所示曲柄滑塊機構(gòu)。第43頁，共66

10、頁。圖15 所示為抽水唧筒機構(gòu)及其運動簡圖 第44頁，共66頁。5偏心輪機構(gòu)圖示為偏心輪機構(gòu)。A、B之間的距離e稱為偏心距。e第45頁，共66頁。在圖示的曲柄滑塊機構(gòu)中，將轉(zhuǎn)動副B擴大，則圖a所示的曲柄滑塊機構(gòu)，可等效為圖b所示的機構(gòu)。6雙滑塊機構(gòu) 曲柄滑塊機構(gòu)演化為具有兩個移動副的四桿機構(gòu)，稱為雙滑塊機構(gòu)。第46頁，共66頁。曲柄移動導(dǎo)桿機構(gòu) 將圓弧槽mm的半徑逐漸增至無窮大，則圖2b所示機構(gòu)就演化為圖示的機構(gòu)。此時連桿2轉(zhuǎn)化為沿直線mm移動的滑塊2；轉(zhuǎn)動副c則變成為移動副，滑塊3轉(zhuǎn)化為移動導(dǎo)桿。第47頁，共66頁。（1）兩個移動副不相鄰，如圖示。這種機構(gòu)從動件3的位移與原動件轉(zhuǎn)角的正切成正

11、比，故稱為正切機構(gòu)。 第48頁，共66頁。（2）兩個移動副相鄰，且其中一個移動副與機架相關(guān)連，如圖示。這種機構(gòu)從動件3的位移與原動件轉(zhuǎn)角的正弦成正比，故稱為正弦機構(gòu)。 第49頁，共66頁。（3）兩個移動副相鄰，且均不與機架相關(guān)連，如圖示這種機構(gòu)的主動件1與從動件3具有相等的角速度。第50頁，共66頁?；瑝K聯(lián)軸器 滑塊聯(lián)軸器就是這種機構(gòu)的應(yīng)用實例，它可用來連接中心線不重合的兩根軸。 第51頁，共66頁。（4）兩個移動副都與機架相關(guān)連。所示橢圓儀就是這種機構(gòu)的例子。當(dāng)滑塊1和3沿機架的十字槽滑動時，連桿2上的各點便描繪出長短不同的橢圓。 橢圓儀 第52頁，共66頁。曲柄搖桿機構(gòu)的主要特性有。 1.

12、 急回特性2. 壓力與傳動角3. 死點3 四桿機構(gòu)的特性第53頁，共66頁。1急回運動如圖27所示為一曲柄搖桿機構(gòu)，其曲柄AB在轉(zhuǎn)動一周的過程中，有兩次與連桿BC共線。在這兩個位置，鉸鏈中心A與C之間的距離AC1和AC2分別為最短和最長，因而搖桿CD的位置C1D和C2D分別為其兩個極限位置。搖桿在兩極限位置間的夾角稱為搖桿的擺角。 第54頁，共66頁。圖27 曲柄搖桿機構(gòu)的急回特性 第55頁，共66頁。當(dāng)曲柄由AB1順時針轉(zhuǎn)到AB2時，曲柄轉(zhuǎn)角1=180+，這時搖桿由C1D擺到C2D，擺角為；而當(dāng)曲柄順時針再轉(zhuǎn)過角度2=180-時，搖桿由C2D擺回C1D，其擺角仍然是 。雖然搖桿來回擺動的擺角

13、相同，但對應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角不等(12);當(dāng)曲柄勻速轉(zhuǎn)動時,對應(yīng)的時間也不等(t1t2)，從而反映了搖桿往復(fù)擺動的快慢不同。第56頁，共66頁。 令搖桿自C1D擺至C2D為工作行程，這時鉸鏈C的平均速度是v1=C1C2/t1；擺桿自C2D擺回至C1D為空回行程，這時C點的平均速度是v2=C1C2/t2，v1v2，表明搖桿具有急回運動的特性。牛頭刨床、往復(fù)式運輸機等機械就利用這種急回特性作用：來縮短非生產(chǎn)時間，提高生產(chǎn)率。 第57頁，共66頁。急回特性可用行程速比系數(shù)K表示，即 整理后，可得極位夾角的計算公式： K急回特性越顯著導(dǎo)致機器動載 沖擊一般： K 2， 為銳角。第58頁，共66頁。1)壓力角

14、a (分析)從動件所受力F與受力點速度Vc所夾的銳角a。a愈小， Fn越小，機構(gòu)傳動性能愈好。Ft有效分力Fn有害分力2壓力角和傳動角第59頁，共66頁。圖28 壓力角與傳動角 第60頁，共66頁。2)傳動角連桿與從動件所夾的銳角g =900-a。 g越大，機構(gòu)的傳動性能越好，一般 gmin40, 高速大功率機械g min50。3)最小傳動角的位置曲柄與機架共線的兩位置出現(xiàn)最小傳動角。 g是連桿機構(gòu)的重要動力指標(biāo)； g在機構(gòu)運轉(zhuǎn)時是變化的；gmax900時，a0 Ft=Fg太小易自鎖，限制gmin，以保證機構(gòu)正常工作。(分析)第61頁，共66頁。3)最小傳動角的位置曲柄與機架共線的兩位置出現(xiàn)最小傳動角。平面四桿機構(gòu)的最小傳動角位置：第62頁，共66頁。在曲柄搖桿機構(gòu)，如以搖桿3 為原動件，而曲柄1 為從動件，連桿2與曲柄1共線，這種位置稱為死點。機構(gòu)處于壓力角=90（傳力角=0）的位置時，驅(qū)動力的有效力為0。此力對A點不產(chǎn)生力矩，因此不