1、第第6章章 汽車機械傳動與常用零部汽車機械傳動與常用零部件件 汽車機械中常見的機構有平面連桿機構、凸輪機構，常用的傳動有帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動，常見零部件有軸承、離合器、彈簧等。6.1 平面連桿機構 由若干個剛性構件在同一平面或相互平行平面內、互相聯接所組成的機構，稱為平面連桿機構。6.1.1 機構的組成 機構是人為的實物組合，并且各實物之間具有確定的相對運動。構件是機構的運動單元，在機構中具有獨立運動的特性。 機器主要由動力部分、執行部分、傳動部分及控制部分組成。動力部分是機器工作的動力源，執行部分又稱工作部分，它直接完成機器預定的功能，傳動部分是將動力和運動傳給執行部分的中間裝置，控制部

2、分是控制機器的其他基本部分，使操作者隨時實現或重置各種預定的功能。機器是由若干零件組成的。 從制造角度看，零件是機器的制造單元。 從運動角度看，構件是機器的運動單元。構件可能是一個零件，也可能是若干零件的剛性組合體。 從裝配角度看，可認為較復雜的機器是由若干部件組成的。部件是機器的轉配單元。6.1.2 運動副由兩構件直接接觸并產生一定相對運動的連接稱為運動副。兩構件構成的運動副，其接觸形式不外乎點、線、面3種，按照接觸的特性，運動副分為低副和高副兩類。1低副:兩構件通過面接觸所構成的運動副稱為低副。按構件間相對運動形式不同，可分為移動副和轉動副。1)轉動副:是指兩構件間具有相對轉動的運動副，也

3、稱鉸鏈。2)移動副:是指兩構件間具有相對移動的運動副。6.1.2 運動副 2高副 兩構件間通過點或線接觸構成的運動副稱為高副。6.1.3 機構運動簡圖在分析現有機構的運動原理和設計新機構時，為使問題簡化，常常略去機構中構件的復雜外形和運動副的具體結構，僅用國家標準規定的簡單符號和線條表示運動副和構件，并按一定比例尺繪制出能表示機構運動特征的簡單圖形，稱為機構運動簡圖。若只為表明機構的結構特性和運動情況，而不嚴格按比例繪制的簡圖，稱為機構示意圖。6.1.3 機構運動簡圖6.1.4 平面四桿機構 1鉸鏈四桿機構 全部由轉動副聯接的平面四桿機構，稱為鉸鏈四桿機構，如圖所示。機構中固定桿件4稱為機架，

4、與機架相連的桿件1和桿件3稱為連架桿，連接兩連架桿的構件2稱為連桿。能繞固定鉸鏈作整周運動的連架桿稱為曲柄，只能在小于360的某一角度范圍內擺動的連架桿稱為搖桿。6.1.4 平面四桿機構鉸鏈四桿機構，又可根據兩連架桿的運動形式不同分為三種基本形式：（1）曲柄搖桿機構若兩連架桿一個是曲柄，另一個是搖桿，則稱此機構為曲柄搖桿機構。如圖所示的雷達天線俯仰角調整機構，即是典型的曲柄搖桿機構，其中曲柄1是原動件，天線固定在搖桿3上，該機構將曲柄的轉動轉換為搖桿（天線）的俯仰運動。1-曲柄 2-連桿 3-搖桿 4-機架圖6.4 曲柄搖桿機構6.1.4 平面四桿機構 圖6.5為汽車前窗刮水器，當主動曲柄AB

5、回轉時，搖桿CD往復擺動，利用搖桿的延長部分實現刮雨動作。6.1.4 平面四桿機構（2）雙曲柄機構兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構，稱為雙曲柄機構。主動曲柄連續等速轉動，從動曲柄一般為變速轉動，如圖6.6所示。圖6.7所示為利用雙曲柄制成的慣性篩機構。在雙曲柄機構中，若兩對邊構件長度相等且平行，則稱為正平行四邊形機構，如圖6.8（a）所示，該機構的從動曲柄與主動曲柄以相同的角速度轉動，連桿作平動。圖6.8（b）所示為鏟車的鏟斗機構，它是正平行四邊形機構的應用實例。6.1.4 平面四桿機構 （2）雙曲柄機構6.1.4 平面四桿機構 連架桿與機架長度相等，兩曲柄長度相等但轉向相反，稱為反平行四邊形機

6、構，如圖6.9（a）所示，圖6.9（b）所示為公共汽車車門啟閉機構，是其應用實例。1、3-曲柄 2-連桿 4-機架（a） （b）圖6.9 反平行四邊形機構6.1.4 平面四桿機構 （3）雙搖桿機構 兩連架桿都為搖桿的鉸鏈四桿機構稱為雙搖桿機構。它可將主動件的往復擺動，經連桿轉變為從動桿的往復擺動。左圖為飛機起落架，飛機降落時，起落架在圖中實線所示位置，飛機起飛后，起落架中AB、DC兩桿分別繞A、D兩點擺動到圖中雙點劃線所示位置。6.1.4 平面四桿機構 2鉸鏈四桿機構的演化 （1）曲柄滑塊機構 如圖6.11所示為曲柄滑塊機構，由曲柄1、連桿2、滑塊3和機架4組成?；瑝K的兩個極限位置C1、C2之

7、間的距離，稱為滑塊的行程。圖6.11 曲柄滑塊機構6.1.4 平面四桿機構 （1）曲柄滑塊機構 曲柄滑塊機構的運動特點：當曲柄為主動件時，可將曲柄的轉動轉換成滑塊的往復移動。圖中為汽車發動機的活塞連桿機構。1-曲柄 2-連桿 3-缸體 4-活塞圖6.12 活塞連桿機構 （1）曲柄滑塊機構 圖6.13為壓力機，都可將滑塊的直線運動變為曲柄的轉動。1-工件 2-滑塊 3-連桿 4-曲軸 5-齒輪圖6.13 壓力機運動簡圖 （2）搖塊機構 若以圖6.11中的BC作為機架，滑塊只能繞C點擺動，就能得到搖塊機構，如圖6.14（a）所示，這種機構廣泛應用于液壓驅動裝置中，圖6.14（b）所示為自卸汽車的翻

8、斗機構，它是搖塊機構的應用實例。（a） （b）圖6.14 自卸汽車的翻斗機構6.1.4 平面四桿機構3曲柄存在的條件鉸鏈四桿機構是否存在曲柄，取決于機構各桿的相對長度和機架的選擇。鉸鏈四桿機構中，若構件的長度和機架的選擇滿足下列條件時，則機構中一定有曲柄存在：（1）連架桿和機架中必有一個為最短桿；（2）最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。當滿足曲柄存在的條件時，有：（1）取最短桿為連架桿，得到曲柄搖桿機構；（2）取最短桿為機架，得到雙曲柄機構；（3）取最短桿為連桿，得雙搖桿機構。當鉸鏈四桿機構中各桿長度關系不滿足曲柄存在的條件時，無論取哪個構件為機架，均不存在曲柄，只能得到雙搖桿

9、機構。6.2 凸輪機構凸輪機構 凸輪機構是通過凸輪與從動件之間的高副接觸來傳遞運動和動力的，其廣泛應用于汽車、自動化及半自動化機器的控制系統中。下面介紹凸輪機構的應用、類型及凸輪與從動件的運動關系。6.2.1 凸輪機構的組成及應用 如圖所示為內燃機的配氣機構。當主動件凸輪1勻速轉動時，其曲線輪廓通過與從動件氣門2的底部接觸，使氣門2有規律的開啟和閉合。1-凸輪 2-氣門圖6.15 內燃機的配氣機構 如圖6.16所示為繞線機中用于排線的凸輪機構，當繞線軸3轉動時，經過齒輪1帶動凸輪轉動（凸輪與齒輪固定在一起），驅使從動件2往復擺動，從而使線均勻地纏繞在繞線軸3上。1-齒輪+凸輪 2-從動件 3-

10、繞線軸圖6.16 繞線機構 如圖6.17所示為自動車床靠模機構，拖板帶動從動件2沿靠模凸輪1的輪廓運動，刀刃可加工出如圖所示手柄。1-靠模凸輪 2-從動件圖6.17 自動車床靠模機構 圖6.18所示為自動送料機構。帶有凹槽的凸輪1驅使凹槽中的從動件2做往復直線運動，凸輪每轉一周，從動件就送出一個坯料到加工位置。1-凸輪 2-從動件圖6.18 自動送料機構 1按照凸輪的形狀分類 （1）盤形凸輪。如圖6.15所示，內燃機配氣機構中的凸輪1呈盤狀，并且具有變化的向徑，當其繞固定軸轉動時，可推動從動件在垂直于凸輪轉軸的平面內運動，它是凸輪最基本的形式，結構簡單，應用廣泛。 （2）移動凸輪。當盤形凸輪的

11、轉軸位于無窮遠處時，就演化成了如圖6.17所示的凸輪1，這種凸輪稱為移動凸輪，其呈板狀，相對于機架作直線移動。 （3）圓柱凸輪。如圖6.18所示，凸輪1的輪廓曲線做在圓柱體上，可以看作是把上述移動凸輪卷成圓柱體演化而成的。 盤形凸輪和移動凸輪機構中，凸輪與從動桿之間的相對運動均為平面運動，故稱為平面凸輪機構。圓柱凸輪機構中，凸輪和從動件之間的相對運動是空間運動，故稱為空間凸輪機構。 2按從動件形狀分類 （1）尖端從動件。如圖6.19（a）所示，從動件的尖端能夠與任意復雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動件實現任意的運動規律。這種從動件結構簡單，但尖端處易磨損，故只適用于速度較低和傳遞動力不大的場合

12、。 （2）滾子從動件。如圖6.19（b）所示，從動件端部裝有可以自由轉動的滾子，借以減少摩擦和磨損，能傳遞較大的動力。但端部結構復雜，質量較大，不易潤滑，故不適于高速。 （3）平底從動件。如圖6.19（c）所示，當不計摩擦時，凸輪對從動件的驅動力垂直于平底，有效分力較大；凸輪與從動件之間為線接觸，接觸處易形成油膜，潤滑狀況好，故常應用于高速凸輪。但平底從動件不適用于輪廓曲線內凹的凸輪。圖6.19 從動件的類型（a） （b） （c）6.2.2 凸輪機構的分類及運動規律 3按從動件的運動形式分類 無論凸輪與從動件形狀如何，從動件運動形式只有兩種，即： （1）移動從動件。如圖6.15和圖6.17所示

13、，從動件作往復移動。 （2）擺動從動件。如圖6.16所示，從動件作往復擺動。 4按凸輪與從動件維持高副接觸的方法分類 為保證凸輪機構正常工作，必須保證凸輪輪廓與從動件始終保持接觸。根據維持高副接觸的方法不同，凸輪機構又可以分為以下兩類： （1）力封閉型凸輪機構。是指利用重力、彈簧的彈力或其他外力使從動件與凸輪輪廓始終保持接觸。圖6.15所示就是利用彈簧的彈力維持高副接觸的實例。 （2）形封閉型凸輪機。是指利用高副元素本身的幾何形狀使從動件與凸輪輪廓始終保持接觸。如圖6.18所示，從動件的滾子嵌入圓柱凸輪的凹槽中，以保持相互接觸。 圖6.20所示為等寬凸輪機構，將凸輪1嵌入從動件2的框架中，以保

14、持相互接觸，凸輪的寬度應保持不變。 如圖所示為等徑凸輪機構，凸輪1與從動件2的兩個滾子始終保持接觸。由于兩個滾子裝在同一個從動件上、滾子的中心是一個定值，故要求凸輪輪廓線在過軸心的任何方向上的直徑長度為一定值。這種任何方向上直徑長度不變的凸輪稱為等徑凸輪。6.2.2 凸輪機構的分類及運動規律 5壓力角與傳動角 在設計和選用凸輪機構時，不但應保證實現給定的運動要求，還應使機構具有較好的傳力性能，以使機構運轉靈活、輕便，效率較高。機構的傳力性能與壓力角有關。cossinnynxFFFF6.2.2 凸輪機構的分類及運動規律 5壓力角與傳動角 由以上公式可知 ，壓力角越大，則有害分力Fx越大，機構的效

15、率越低。當壓力角增大到一定程度，以致Fx在導軌上引起的摩擦阻力大于有效分力Fy時，無論凸輪加給從動件的推力有多大，從動件都不能運動，即自鎖現象。因此，為了保證凸輪機構正常工作，并具有一定的傳動效率，必須對壓力角加以限制。凸輪輪廓上各點的壓力角是變化的，在設計時，只要使最大壓力角不超過許用值 ，就能滿足要求，根據工程實踐，許用值 推薦如下： 推程：直動從動件 ；擺動從動件 回程運動是在彈簧力或重力作用下返回的，不會出現自鎖，故不校核回程壓力角。 如果壓力角大于許用值，可以加大基圓半徑。6.2.2 凸輪機構的分類及運動規律 6凸輪與從動件的運動關系 現以尖端移動從動件盤形凸輪機構為例來說明凸輪與從

16、動件之間的運動關系，如圖6.23所示。以凸輪輪廓最小向徑rb為半徑所做的圓稱為基圓，從動件與基圓接觸時處于“最低”位置。6.2.2 凸輪機構的分類及運動規律 6凸輪與從動件的運動關系圖6.23 尖端移動從動件盤形凸輪機構及其運動6.2.2 凸輪機構的分類及運動規律6.3 帶傳動與鏈傳動帶傳動與鏈傳動 6.3.1 帶傳動 帶傳動是通過傳動帶把主動軸的轉動和動力傳遞給從動軸，常用于兩軸相距較遠的場合，其結構簡單、成本低廉，應用很廣。 帶傳動按工作原理分為摩擦傳動和嚙合傳動兩類。摩擦傳動又可分為平帶傳動和V帶傳動。 帶傳動的優點主要有：由于傳動帶有彈性，具有緩沖、吸振的作用，因此傳動平穩，噪聲?。粚?/p>

17、于靠摩擦傳動的帶傳動，當過載時，傳動帶會在帶輪上打滑，可防止損壞其他零件，但是在工作中，不能保證精確的瞬時傳動比。近年來，由于采用了嚙合式同步齒形帶，能夠保證精確的傳動比。 帶傳動的缺點有：由于傳動帶的材料易老化，壽命較短，需經常維修和更換；帶傳動的外廓尺寸較大，傳動比不能過大，傳動效率較低，常用于中小功率的傳動。6.3 帶傳動與鏈傳動帶傳動與鏈傳動 1帶傳動的工作原理 如圖所示，把一根或幾根連成環形的傳動帶張緊在主動輪1和從動輪3上，使帶與兩輪的接觸面處產生正壓力，當主動輪以n1的轉速旋轉時，在接觸面產生的摩擦力的作用下，主動輪拖動帶，帶又驅動從動輪以n2的轉速旋轉。6.3 帶傳動與鏈傳動帶

18、傳動與鏈傳動 2V帶的構造（a）繩芯結構 （b）簾布芯結構V帶的結構6.3 帶傳動與鏈傳動帶傳動與鏈傳動 3.V帶傳動的傳動比計算 帶傳動的傳動比是主動輪的轉速n1(rmin)與從動輪的轉速n2（rmin）的比值，也是主、從動輪基準直徑db的反比：122112bbddnni 由于帶傳動存在打滑現象，所以不能保證恒定的傳動比。6.3 帶傳動與鏈傳動帶傳動與鏈傳動 4V帶傳動的受力分析6.3 帶傳動與鏈傳動帶傳動與鏈傳動 5普通V帶傳動的選用要點普通V帶傳動，首先根據所需傳遞的功率和主動輪的轉速n1選擇V帶的型號和根數，其次選取帶輪直徑dd，并保證，然后確定帶的基準長度Ld。普通V帶的線速度v應限

19、制在的范圍內。如果帶速v過大，V帶在作圓周運動時，所產生的離心慣性力也越大，使V帶拉長，并有脫離輪面的趨勢，導致摩擦力減少，傳動能力下降。帶速v也不能過小，由PFv，若帶速v過小，當傳遞的功率P一定時，所需的有效圓周力F便過大，當摩擦力的總和達不到所需的有效圓周力時，便會出現打滑。打滑是非常有害的，它會使傳動帶與輪緣表面發生顯著滑動，加劇磨損，會使從動輪的轉速下降，甚至失效。 6.普通V帶的正確使用 （1）V帶在輪槽中的安裝位置要正確。應正確選擇V帶的型號，使其與輪槽的裝配位置如圖（a）所示，當V帶型號裝配不當時，如圖（b）、（c）所示，應及時加以糾正。 （a) （b） （c） 6.普通V帶的

20、正確使用 （2）安裝帶輪時，各帶輪的軸線應互相平行。各帶輪相對應的V型槽的對稱平面要重合，誤差不得超過20，如圖所示。 （a) （b） （c） 6.普通V帶的正確使用 （3）V帶的張緊程度要適當，不宜過松或過緊。實踐經驗證明，V帶安裝后用大拇指能將帶按下15mm左右，則張緊程度較合適，如圖所示。 （4）對V帶要及時檢查和定期調整，如發現不宜繼續使用的，要及時更換。 （5）V帶傳動應安裝防護罩。 7.同步齒形帶傳動 同步齒形帶屬于嚙合傳動，傳動帶工作面上的凸齒與帶輪外緣上的齒槽進行嚙合傳動。 （1）同步帶的特點：無打滑現象，能保證準確的傳動比；帶的厚度小，質量輕，所以允許的線速度較高，一般，,傳

21、動比，使用溫度在20oC80oC范圍內；帶的柔性好，所以帶輪的直徑可以較?。粋鲃訋У哪陀?、抗老化性好。 （2）同步齒形帶在汽車上的應用實例1-曲軸正時皮帶輪；2-中間軸正時皮帶輪；3-正時齒輪皮帶；4-張緊輪；5-凸輪軸正時皮帶輪奧迪100轎車用齒形帶傳動 8.帶傳動的張緊裝置 由于傳動帶長期受到拉力的作用，會產生塑性變形而松弛，影響正常工作，因此必須重新張緊。常用的張緊方法有兩種：（1）調整中心距 對于水平安置的傳動機構，如右圖所示，將裝有帶輪的電機固定在滑座上、旋轉調節螺釘，將電機調整到合適的位置，然后固定。對于垂直安置的傳動機構，如右圖所示，將裝有帶輪的電機安裝在擺動的機座上，旋轉調節螺

22、母，使機座繞銷軸擺動，使帶張緊到合適程度。6.3 帶傳動與鏈傳動帶傳動與鏈傳動 （2）使用張緊輪 如圖所示，V帶傳動中采用的張緊輪應放在松邊的內側，并盡量靠近大輪，目的是使V帶只受單向彎曲，減小疲勞損壞，并使小輪的包角不致過分減小。 9.V帶在汽車上的應用舉例 如圖所示，風扇與水泵同軸，和發電機一起由曲軸皮帶輪通過V帶驅動，通常把發電機的支架做成可動式的，以便調節皮帶的張緊程度。皮帶過松會引起皮帶相對皮帶輪打滑，使風扇扇風量減少，發動機過熱，皮帶過緊，將增加發動機軸承的磨損，因此要求皮帶必須保持一定的張緊力。張緊力的大小如EQ6100型發動機規定用大拇指以30N50N的力按下皮帶l0mm15m

23、m的距離為宜。1-風扇；2-發電機 6.3.2 鏈傳動 1.鏈傳動的工作原理和傳動比 鏈傳動是由主、從動鏈輪和鏈條組成的傳遞運動和動力的傳動機構。它是一種具有中間撓性件（鏈條）的嚙合傳動，如圖所示。1-主動鏈輪；2-從動鏈輪；3-鏈條6.3 帶傳動與鏈傳動帶傳動與鏈傳動 6.3.2 鏈傳動 鏈傳動的傳動比是主動鏈輪的轉速n1與從動輪的轉速n2的比值，也等于兩輪齒數的反比。122112zznni6.3 帶傳動與鏈傳動帶傳動與鏈傳動6.3.2 鏈傳動2鏈傳動的常用種類和特點按用途不同，鏈傳動可分為三類：（1）傳動鏈：在一般機械中傳遞運動和動力，應用最廣泛。（2）輸送鏈：用于輸送工件、物品和材料等。（3）曳引起重鏈：主要傳遞力，起牽引、懸掛物品的作用，兼作緩慢運動。與帶傳動相比，鏈傳動有如下特點：（1）能保證準確的平均傳動比；（2）傳遞的功率大，且張緊力??；（3）傳動的效率高,一般達0.950.98；（4）能在低速重載和高溫條件及露天等不良環境中工作；（5）鏈條的鉸鏈磨損后，使鏈條節距變大，鏈條易脫落。6.3 帶傳動與鏈傳動帶傳動與鏈傳動 6.3.2 鏈傳動 般來說，鏈傳動的