模塊一、汽車機(jī)械基礎(chǔ)簡介

汽車機(jī)械基礎(chǔ)引言機(jī)械及其相關(guān)概念的識別§1平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算

§2一、機(jī)械1、定義：是人類在利用和轉(zhuǎn)變機(jī)械能進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)所使用的工具。

項(xiàng)目一、機(jī)械及其相關(guān)概念的識別2、作用：（1）減輕體力勞動（2）提高生產(chǎn)效率（3）提高產(chǎn)品質(zhì)量（4）便于大規(guī)模生產(chǎn)3、特征：（1）都是人為的實(shí)物組合；（2）組成機(jī)器的各實(shí)物之間具有確定的相對運(yùn)動；（3）能實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或完成有用的機(jī)械功。二、機(jī)器的組成

機(jī)器的種類繁多。在生產(chǎn)中，常見的機(jī)器如汽車、拖拉機(jī)、電動機(jī)、各種機(jī)床等；在生活中，常用的機(jī)械如洗衣機(jī)、縫紉機(jī)、電風(fēng)扇、摩托車等。它們的構(gòu)造、性能和用途各不相同，但從機(jī)器的組成分析，又有其共同點(diǎn)。圖1-1牛頭刨床的傳動系統(tǒng)圖圖1-2單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)1、機(jī)器

通常將機(jī)器和機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為機(jī)械。構(gòu)件是運(yùn)動的單元，而零件是制造的單元。通常把為協(xié)同完成某一功能而裝配在一起的若干個零件的裝配體稱為部件，只在某些特定類型的機(jī)器中才使用的零件，稱為專用零件。

按照用途的不同，可把機(jī)器分為動力機(jī)器、工作機(jī)器和信息機(jī)器。動力機(jī)器用來實(shí)現(xiàn)其他形式的能量與機(jī)械能間的轉(zhuǎn)換，工作機(jī)器用來做機(jī)械功或搬動物品，即變換物料，信息機(jī)器用來獲取或變換信息，現(xiàn)代機(jī)器一般由動力裝置、傳動裝置、執(zhí)行裝置和控制裝置四個部分組成。此外，還有必要的輔助裝置。1）動力裝置

動力裝置是機(jī)器的動力來源，有電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、液壓馬達(dá)、氣功馬達(dá)等?，F(xiàn)代機(jī)器大多采用電動機(jī)，而內(nèi)燃機(jī)主要用于運(yùn)輸機(jī)械、工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械。2）傳動裝置

傳動裝置將動力裝置的運(yùn)動和動力變換成執(zhí)行裝置所需的運(yùn)動形式、運(yùn)動和動力參數(shù)，并傳遞到執(zhí)行部分。機(jī)器中的傳動有機(jī)械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電力傳動。其中，機(jī)械傳動應(yīng)用最多。3）執(zhí)行裝置

執(zhí)行裝置是直接完成機(jī)器預(yù)定功能的工作部分，如車床的卡盤和刀架，汽車的車輪，船舶的螺旋槳，帶式輸送機(jī)的輸送帶等。4）控制及輔助裝置

操縱和控制裝置用以控制機(jī)器的起動、停車、正反轉(zhuǎn)、運(yùn)動和動力參數(shù)改變及各執(zhí)行裝置間的動作協(xié)調(diào)等。自動化機(jī)器的控制系統(tǒng)能使機(jī)器進(jìn)行自動檢測、自動數(shù)據(jù)處理和顯示、自動控制和調(diào)節(jié)、故障診斷、自動保護(hù)等。輔助裝置則有照明、潤滑、冷卻裝置等。2、機(jī)構(gòu)

由若干個具有確定相對運(yùn)動的構(gòu)件組合而成，用來傳遞并轉(zhuǎn)換力和運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動形式或速度的變化。3、構(gòu)件

根據(jù)機(jī)器的功能和結(jié)構(gòu)要求，某些零件需剛性聯(lián)結(jié)成一個整體，成為機(jī)器中運(yùn)動的基本單元體。知識擴(kuò)展----汽車結(jié)構(gòu)分析汽車的基本結(jié)構(gòu)發(fā)動機(jī)底盤車身電氣設(shè)備一、發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)認(rèn)識作用：使供入其中的燃料燃燒而產(chǎn)生動力?，F(xiàn)代汽車廣泛采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)燃料供給系點(diǎn)火系潤滑系冷卻系起動系曲柄連桿機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)兩大機(jī)構(gòu)五大系統(tǒng)作用：形成汽車的整體造型,接受發(fā)動機(jī)傳來的動力，使汽車產(chǎn)生運(yùn)動，并保證汽車按照駕駛員的操縱正常行駛。

組成傳動系行駛系轉(zhuǎn)向系制動系二、底盤的結(jié)構(gòu)認(rèn)識車身是駕駛員的工作場所，也是容納乘客和貨物的場所。車身應(yīng)對駕駛員提供便利的工作條件，對乘客提供舒適安全的環(huán)境或保護(hù)貨物完好無損。良好的形狀：空氣動力學(xué)性能，減少阻力美觀的造型：符合人們的審美觀點(diǎn)三、車身的認(rèn)識由電源組、發(fā)動機(jī)起動系和點(diǎn)火系、汽車照明和信號裝置等組成。此外，現(xiàn)代汽車上愈來愈多地裝用各種電子設(shè)備：微處理機(jī)、中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及各種人工智能裝置等，顯著地提高了汽車的性能。四、電氣設(shè)備的認(rèn)識項(xiàng)目二平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算一、機(jī)構(gòu)的組成及分類

機(jī)構(gòu)是具有確定相對運(yùn)動的構(gòu)件的組合，組成機(jī)構(gòu)的目的是為了使機(jī)構(gòu)按照預(yù)定的要求進(jìn)行有規(guī)律的運(yùn)動。

任務(wù)一運(yùn)動副認(rèn)識1、組成：①機(jī)架——機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件稱為機(jī)架，它的作用是支撐運(yùn)動構(gòu)件；②主動件——由外界給定運(yùn)動規(guī)律的構(gòu)件稱為主動件，一般主動件與機(jī)架相連；③從動件——除主動件以外的全部活動構(gòu)件稱為從動件。

所謂平面機(jī)構(gòu)，是指組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件均在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)；否則就稱為空間機(jī)構(gòu)。工程中常用的機(jī)構(gòu)大多數(shù)屬于平面機(jī)構(gòu)，本章只討論平面機(jī)構(gòu)。2、分類二、運(yùn)動副1、運(yùn)動副的概念兩構(gòu)件之間既直接接觸，并能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動的聯(lián)接方式稱為運(yùn)動副。圖2-1運(yùn)動副2、運(yùn)動副的分類

兩個構(gòu)件組成的運(yùn)動副，通常用三種接觸形式聯(lián)接起來，即點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸。按照接觸的特性，通常把平面運(yùn)動副分為低副和高副兩大類。1）低副兩構(gòu)件通過面接觸組成的運(yùn)動副稱為低副。

①

轉(zhuǎn)動副②移動副2）高副兩構(gòu)件以點(diǎn)、線的形式相接觸而組成的運(yùn)動副稱為高副。①齒輪副②凸輪副3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的符號1）構(gòu)件的表示方法軸、桿、連桿通常用一根直線表示，兩端畫出運(yùn)動副的符號，如圖2-2(a)所示；若構(gòu)件固聯(lián)在一起，則涂以焊縫記號。圖2-2構(gòu)件的表示2）運(yùn)動副的表示方法

兩個構(gòu)件組成的轉(zhuǎn)動副和移動副的表示方法分別如圖2-3(a)、(b)所示。圖2-3低副的表示方法圖2-4高副的表示方法

從機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖可以了解機(jī)構(gòu)的組成和類型，即機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的類型和數(shù)目、運(yùn)動副的類型和數(shù)目以及運(yùn)動副的相對位置。利用機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖可以表達(dá)一部復(fù)雜機(jī)器的傳動原理，可以進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和動力分析。三、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖下述步驟進(jìn)行:（1）分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動情況（2）確定構(gòu)件、運(yùn)動副的類型數(shù)目（3）選擇視圖平面（4）選定適當(dāng)?shù)谋壤遧，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖1、自由度與約束條件一個作平面運(yùn)動的自由構(gòu)件具有三個自由度。對構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動所加的限制稱為約束，自由度減少的個數(shù)等于約束的數(shù)目。運(yùn)動副所引入的約束的數(shù)目與其類型有關(guān)。低副引入兩個約束，減少兩個自由度。任務(wù)二平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算

在平面機(jī)構(gòu)中，每個低副引入兩個約束，使構(gòu)件失去兩個自由度；每個高副引入一個約束，使構(gòu)件失去一個自由度。2、平面機(jī)構(gòu)的自由度的計(jì)算

n個活動構(gòu)件：自由度為3nPL個低副：限制2PL個自由度

PH個高副：限制PH個自由度因此，該機(jī)構(gòu)相對于固定構(gòu)件的自由度數(shù)應(yīng)為活動構(gòu)件的自由度數(shù)與引入運(yùn)動副減少的自由度數(shù)之差，該差值稱為機(jī)構(gòu)的自由度，并以F表示，

F=3n-2PL-PHCBDA例1計(jì)算圖2-5機(jī)構(gòu)的自由度F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=13、注意事項(xiàng)1）復(fù)合鉸鏈：兩個以上個構(gòu)件在同一條軸線上形成的轉(zhuǎn)動副。由K個構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈包含的轉(zhuǎn)動副數(shù)目應(yīng)為（K-1）個

圖2-6復(fù)合鉸鏈例2試計(jì)算圖2-7所示振動式輸送機(jī)的自由度。2）局部自由度

機(jī)構(gòu)中某些不影響整個機(jī)構(gòu)運(yùn)動的自由度，稱為局部自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)將局部自由度除去不計(jì)。圖2-8凸輪機(jī)構(gòu)3）虛約束

重復(fù)而不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，虛約束應(yīng)除去不計(jì)。①兩構(gòu)件構(gòu)成多個導(dǎo)路平行的移動副②兩構(gòu)件組成多個軸線互相重合的轉(zhuǎn)動副③機(jī)構(gòu)中存在對傳遞運(yùn)動不起獨(dú)立作用的對稱部分④軌跡重合：在機(jī)構(gòu)中，若被聯(lián)接到機(jī)構(gòu)上的構(gòu)件，在聯(lián)接點(diǎn)處的運(yùn)動軌跡與機(jī)構(gòu)上的該點(diǎn)的運(yùn)動軌跡重合時(shí)，該聯(lián)接引入的約束是虛約束。虛約束作用：對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動無關(guān)，但可以改善機(jī)構(gòu)的受力情況，增強(qiáng)機(jī)構(gòu)工作的穩(wěn)定性4）平面機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動的條件

機(jī)構(gòu)要能運(yùn)動，它的自由度必須大于零。機(jī)構(gòu)的自由度表明機(jī)構(gòu)具有的獨(dú)立運(yùn)動數(shù)。