汽车常用机构传动.ppt
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汽车常用机构传动.ppt
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汽车机械基础第八章,第三篇汽车常用机构传动,汽车机械基础,汽车机械基础第八章,第三篇汽车常用机构传动,1)掌握汽车机械中常用传动机构的工作原理、特点、选用及其设计计算方法。
2)具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。
3)了解使用、维护和管理机械设备的一些基础知识。
本篇的学习目标,汽车机械基础第八章,汽车机械基础,第八章连杆传动,汽车机械基础第八章,1)掌握平面连杆传动基础知识。
2)掌握汽车常用的平面四杆机构的基本形式及转化、工作特性及设计方法。
3)平面连杆传动机构的工作原理、类型特点、应用及设计方法。
本章节教学目标:
第八章连杆传动,汽车机械基础第八章,目录,第一节平面连杆传动的组成、特点,第二节平面四杆机构的类型与应用,第三节平面四杆机构的基本特性及设计,导入,汽车机械基础第八章,为什么汽车能转向自如?
为什么雨天刮雨器能把汽车前窗水滴刮干净?
为什么汽车转弯不与地面打滑?
为什么卡车能自卸翻斗?
为什么汽车车门能开关自如?
这就是汽车中存在许许多多的平面连杆机构。
导入:
汽车机械基础第八章,概述,连杆机构用低副联接构件组成的机构,又称低副机构。
连杆机构用于:
转动、摆动、移动等运动形式之间的转换。
连杆机构应用广泛,而且是组成多杆机构的基础。
最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的,简称平面四杆机构。
汽车的转向机构和刮雨器机就是由平面连杆机构组成。
汽车机械基础第八章,汽车前轮转向机构,汽车转向机构,方向盘是怎样把运动传递给车轮的呢?
汽车机械基础第八章,第一节平面连杆传动的组成、特点,一、平面连杆传动机构是由若干个构件用低副联接并作平面运动的机构。
二、平面连杆传动机构特点运动副为低副,压强小、磨损轻、寿命较长;表面形状简单,易于加工、成本较低。
汽车机械基础第八章,平面连杆机构的应用:
实例3:
发动机活塞连杆机构,实例2:
汽车刮雨器,实例1:
机车车轮联动机构,汽车机械基础第八章,第二节平面四杆机构的类型与应用,一、铰链四杆机构当四杆机构中的运动副都是转动副时,称为铰链四杆机构。
如图1所示。
连架杆,连杆,机架,图1,汽车机械基础第八章,曲柄:
能做整周转动的连架杆。
摇杆:
仅能在某一角度摆动的连架杆。
铰链四杆机构,汽车机械基础第八章,按照连架杆是曲柄还是摇杆,将铰链四杆机构分为三种基本型式:
曲柄摇杆机构,双曲柄机构,双摇杆机构,铰链四杆机构基本型式:
汽车机械基础第八章,一、曲柄摇杆机构,曲柄摇杆机构:
铰链四杆机构中,若两个连架杆,一个为曲柄,另一个为摇杆.功能:
将转动转换为摆动,或将摆动转换为转动。
图2所示为调整雷达天线俯仰角的曲柄摇杆机构。
图3a所示为缝纫机的踏板机构.,汽车机械基础第八章,图2雷达天线俯仰角调整机构,动画,汽车机械基础第八章,图3缝纫机的踏板机构,曲柄为从动件,机构工作时会出现什么现象?
动画,汽车机械基础第八章,二、双曲柄机构,图4插床双曲柄机构,两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。
汽车机械基础第八章,图5平行四边形机构及其不确定性,在双曲柄中常见的是平行四边形机构,但平行四边形会出现运动的不确定。
动画,平行四边形机构,汽车机械基础第八章,图6,利用错列机构克服平行四边形机构不确定性状态,汽车机械基础第八章,机车联动机构,动画,利用辅助曲柄消除平行四边形机构的运动不确定状态,汽车机械基础第八章,车门启闭机构1,平行四边形机构的应用例子,车门启闭机构2,图8-13车门启闭机构,汽车机械基础第八章,惯性筛,汽车机械基础第八章,图7所示为起重机机构.,三、双摇杆机构,两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。
功能:
将一种摆动转换成另一种摆动。
汽车机械基础第八章,图8-17港口起重机,动画,汽车机械基础第八章,双摇杆机构应用实例:
飞机起落架,图8-18飞机起落架,汽车机械基础第八章,两摇杆长度相等的双摇杆机构,称为等腰梯形机构。
图8-1.车辆的前轮转向机构,动画,汽车机械基础第八章,二、铰链四杆机构类型的判别,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。
如图9各杆长度以l1、l2、l3、l4表示。
为了保证曲柄1整周回转,曲柄1必须能顺利通过与机架4共线的两个位置AB和AB。
汽车机械基础第八章,图9曲柄存在的条件分析,汽车机械基础第八章,当曲柄处于AB时,形成三角形BCD。
根据三角形两边之和必大于第三边,可得,l2(l4-l1)+l3l3(l4-L1)+l2,即:
l1+l2l3+l4l1+l3l2+l4,汽车机械基础第八章,当曲柄处于AB”位置时,形成三角形B”C”D。
可写出以下关系式:
l1+l4l2+l3,将以上三式两两相加可得:
l1l2l1l3l1l4,汽车机械基础第八章,曲柄存在的必要条件:
(2)连架杆和机架中必有一个是最短杆。
(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。
汽车机械基础第八章,根据以上分析可知:
如何得到不同类型的铰链四杆机构?
当各杆长度不变时,取不同杆为机架就可以得到不同类型的铰链四杆机构。
汽车机械基础第八章,
(1)取最短杆相邻的构件(杆2或杆4)为机架时:
为曲柄摇杆机构,图8-17a,汽车机械基础第八章,
(2)取最短杆为机架为双曲柄机构。
其连架杆2和4均为曲柄,动画,汽车机械基础第八章,(3)取最短杆的对边(杆3)为机架(即最短杆为连杆),两连架杆2和4都不能整周转动,故图10c)所示为双摇杆机构。
动画,实例1,实例2,汽车机械基础第八章,铰链四杆机构存在曲柄的必要条件,最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。
满足这个条件的机构究竟有一个曲柄、两个曲柄或没有曲柄,还需根据取何杆为机架来判断。
当最短杆和最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时,则不论取哪个构件为机架,都无曲柄存在,为双摇杆机构。
汽车机械基础第八章,三、铰链四杆机构的演化,1.回转副转化成移动副,曲柄摇杆机构,曲柄滑块机构,演化:
汽车机械基础第八章,图8-18曲柄滑块机构的演化,汽车机械基础第八章,铰链四杆机构的演化:
曲柄滑块机构类型,偏置曲柄滑块机构,e0,滑块运动线与曲柄回转中心不共线;对心曲柄滑块机构,e=0,滑块运动线与曲柄回转中心共线;,应用:
活塞式内燃机,空气压缩机,冲床等。
特点:
曲柄等速回转,滑块具有急回特性。
滑块,导杆,e,汽车机械基础第八章,曲柄滑块机构的应用:
自动送料机构,汽车机械基础第八章,2导杆机构,图12a)所示为曲柄滑块机构。
若取曲柄为机架,则为演变为导杆机构,如图12b)所示。
a.若L1L2,则为摆动导杆机构。
汽车机械基础第八章,图8-23牛头刨床的摆动导杆机构,动画,汽车机械基础第八章,回转导杆机构(简易刨床的主运动机构),实例,汽车机械基础第八章,3摇块机构,图15a)所示的为曲柄滑块机构。
若取杆2为固定件,即可得图15c)所示的摆动滑块机构,或称摇块机构。
汽车机械基础第八章,图8-25自卸卡车翻斗机构及其运动简图,摇块机构广泛应用于摆动式内燃机和液压驱动装置内。
如图16所示自卸卡车翻斗机构及其运动简图。
在该机构中,因为液压油缸3绕铰链C摆动,故称为摇块。
动画,汽车机械基础第八章,4定块机构,若取块3为固定件,即可得图17d)所示的固定滑块机构或称定块机构。
图17a)所示曲柄滑块机构。
图18所示抽水唧筒机构。
汽车机械基础第八章,图18所示为抽水唧筒机构及其运动简图,动画,汽车机械基础第八章,5偏心轮机构,图19a所示为偏心轮机构。
A、B之间的距离e称为偏心距。
e,动画,汽车机械基础第八章,在图21a所示的曲柄滑块机构中,将转动副B扩大,则图a所示的曲柄滑块机构,可等效为图b所示的机构。
6双滑块机构,曲柄滑块机构演化为具有两个移动副的四杆机构,称为双滑块机构。
汽车机械基础第八章,图曲柄移动导杆机构,将圆弧槽mm的半径逐渐增至无穷大,则图22b所示机构就演化为图22c所示的机构。
此时连杆2转化为沿直线mm移动的滑块2;转动副c则变成为移动副,滑块3转化为移动导杆。
汽车机械基础第八章,
(1)两个移动副不相邻,如图23所示。
这种机构从动件3的位移与原动件转角的正切成正比,故称为正切机构。
汽车机械基础第八章,
(2)两个移动副相邻,且其中一个移动副与机架相关连,如图24所示。
这种机构从动件3的位移与原动件转角的正弦成正比,故称为正弦机构。
汽车机械基础第八章,(3)两个移动副相邻,且均不与机架相关连,如图25a所示这种机构的主动件1与从动件3具有相等的角速度。
汽车机械基础第八章,图25滑块联轴器,图25b所示滑块联轴器就是这种机构的应用实例,它可用来连接中心线不重合的两根轴。
汽车机械基础第八章,(4)两个移动副都与机架相关连。
图26所示椭圆仪就是这种机构的例子。
当滑块1和3沿机架的十字槽滑动时,连杆2上的各点便描绘出长、短不同的椭圆。
图26椭圆仪,汽车机械基础第八章,曲柄摇杆机构的主要特性有。
1.急回特性,2.压力与传动角,3.死点,第三节平面四杆机构的基本特性及设计,汽车机械基础第八章,1急回运动,如图27所示为一曲柄摇杆机构,其曲柄AB在转动一周的过程中,有两次与连杆BC共线。
在这两个位置,铰链中心A与C之间的距离AC1和AC2分别为最短和最长,因而摇杆CD的位置C1D和C2D分别为其两个极限位置。
摇杆在两极限位置间的夹角称为摇杆的摆角。
汽车机械基础第八章,图8-32曲柄摇杆机构的急回特性,汽车机械基础第八章,当曲柄由AB1顺时针转到AB2时,曲柄转角1=180+,这时摇杆由C1D摆到C2D,摆角为;而当曲柄顺时针再转过角度2=180-时,摇杆由C2D摆回C1D,其摆角仍然是。
虽然摇杆来回摆动的摆角相同,但对应的曲柄转角不等(12);当曲柄匀速转动时,对应的时间也不等(t1t2),从而反映了摇杆往复摆动的快慢不同。
汽车机械基础第八章,令摇杆自C1D摆至C2D为工作行程,这时铰链C的平均速度是v1=C1C2/t1;摆杆自C2D摆回至C1D为空回行程,这时C点的平均速度是v2=C1C2/t2,v1v2,表明摇杆具有急回运动的特性。
牛头刨床、往复式运输机等机械就利用这种急回特性作用:
来缩短非生产时间,提高生产率。
汽车机械基础第八章,急回特性可用行程速比系数K表示,即,整理后,可得极位夹角的计算公式:
K急回特性越显著导致机器动载冲击,一般:
K2,为锐角。
汽车机械基础第八章,1)压力角a(分析),从动件所受力F与受力点速度Vc所夹的锐角a。
a愈小,Fn越小,机构传动性能愈好。
Ft有效分力Fn有害分力,2压力角和传动角,汽车机械基础第八章,图8-35压力角与传动角,汽车机械基础第八章,2)传动角连杆与从动件所夹的锐角g=900-a。
g越大,机构的传动性能越好,一般gmin40,高速大功率机械gmin50。
3)最小传动角的位置,曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。
g是连杆机构的重要动力指标;,g在机构运转时是变化的;,(分析),汽车机械基础第八章,3)最小传动角的位置,曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。
平面四杆机构的最小传动角位置:
汽车机械基础第八章,在曲柄摇杆机构,如以摇杆3为原动件,而曲柄1为从动件,连杆2与曲柄1共线,这种位置称为死点。
机构处于压力角=90(传力角=0)的位置时,驱动力的有效力为0。
此力对A点不产生力矩,因此不能使曲柄转动。
3死点,汽车机械基础第八章,死点的缺陷:
死点会使机构的从动件出现卡死或运动不确定的现象。
可以利用回转机构的惯性或添加辅助机构来克服。
如家用缝纫机中的脚踏机构,图3a。
死点的应用:
如图39所示工件夹紧装置,就是利用连杆BC与摇杆CD形成的死点,这时工件经杆1、杆2传给杆3的力,通过杆3的传动中心D。
此力不能驱使杆3转动。
故当撤去主动外力F后,工件依然被可靠地夹紧。
汽车机械基础第八章,死点,汽车机械基础第八章,图39利用死点夹紧工件的夹具,动画1,汽车机械基础第八章,平面四杆机构的设计是指根据工作要求选定机构的型式,根据给定的运动要求确定机构的几何尺寸。
其设计方法有作图法、解析法和实验法。
作图法比较直观;解析法比较精确;实验法常需试凑。
四、平面四杆机构的设计,汽车机械基础第八章,图8-40按连杆位置设计,1按照给定连杆的几个位置设计,作图法,汽车机械基础第八章,图32按行程速比系数设计,2按照给定的行程速比系数K设计四杆机构,汽车机械基础第八章,图8-39按行程速比系数K设计曲柄滑块机构,汽车机械基础第八章,图34按给定两连架杆位置设计四杆机构,汽车机械基础第八章,讨论题,分析连杆机构在汽车上的运用.,汽车机械基础第八章,小结,本章要求掌握:
1、平面连杆机构的类型与应用。
2、铰链四杆机构类型的判别。
3、铰链四杆机构的演化。
4、平面四杆机构的主要特性:
急回、压力与传动角、死点。
汽车机械基础第八章,课后练习,1、铰链四杆机构有哪几种基本类型?
试举例说明其应用。
2、什么叫曲柄?
铰链四杆机构存在曲柄的条件是什么?
3、什么叫“行程速比系数”?
试说明K=1和K1的含义是什么?
4、什么叫四杆机构的压力角和传动角?
其大小对四杆机构的工作有什么影响?
5、完成复习思考题的8-5、8-6、8-7题。
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- 汽车 常用 机构 传动