1、項目三 汽車常用機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)任務(wù)一 繪制內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動簡圖 學(xué)習(xí)任務(wù)二 汽車常見四桿機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)任務(wù)三 內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)任務(wù)四 駐車制動鎖止機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)任務(wù)一 繪制內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動簡圖 任務(wù)描述：汽車發(fā)動機(jī)通常采用的是內(nèi)燃機(jī)，它的運(yùn)動規(guī)律可以用運(yùn)動簡圖的形式來進(jìn)行描述。掌握內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動簡圖的繪制方法，可以幫助學(xué)生理解內(nèi)燃機(jī)的工作原理。那內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動簡圖是怎樣繪制的呢？ 學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解平面機(jī)構(gòu)的組成掌握零件和構(gòu)件的特點掌握運(yùn)動副的形式和符號掌握機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的分類具有繪制內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動簡圖的能力一、機(jī)構(gòu)簡介都是人為的實體組合；各實體間具有確定的相對運(yùn)動。能實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換或完成有用的機(jī)械功。 同時具備這三個特征的稱為機(jī)器，而機(jī)構(gòu)

2、僅具備前兩個特征 。 機(jī)構(gòu)就是多個實體的組合，能實現(xiàn)預(yù)期的機(jī)械運(yùn)動。 圖3-1-2 組成內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu) a）曲柄連桿機(jī)構(gòu) b）齒輪機(jī)構(gòu) c）凸輪機(jī)構(gòu) 組成機(jī)械的各個相對運(yùn)動的實體稱為構(gòu)件。構(gòu)件可以是一個零件，（內(nèi)燃機(jī)的曲軸），也可能是若干個零件的剛性組合體，如（內(nèi)燃機(jī)的連桿） 構(gòu)件是機(jī)器的運(yùn)動單元。零件是機(jī)器組成中不可再拆的最小單元，是機(jī)器的制造單元。按使用特點，零件可分為兩類：一類是在各種機(jī)器中都可能用到的零件，稱為通用零件，如螺母、螺栓、凸輪、齒輪、鍵等；另一類是在特定的機(jī)器中才能用到的零件，稱為專用零件，如內(nèi)燃機(jī)的曲軸、活塞等。二、運(yùn)動副這種兩個構(gòu)件直接接觸又能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動的聯(lián)接稱為運(yùn)

3、動副。運(yùn)動副中構(gòu)件間的接觸形式有點、線和面三種形式。按照構(gòu)件間的接觸特性，一般運(yùn)動副可分為低副和高副兩類。1.低副兩構(gòu)件通過面接觸而組成的運(yùn)動副稱為低副。轉(zhuǎn)動副：若組成運(yùn)動副的兩構(gòu)件之間只能繞著同一軸線作相對轉(zhuǎn)動。如：內(nèi)燃機(jī)的曲軸與連桿 移動副：若組成運(yùn)動副的兩構(gòu)件之間只能沿著某一軸線方向作相對移動 。如：活塞與氣缸 低副中兩構(gòu)件之間是面接觸，承受相同載荷時，壓強(qiáng)較低，不易磨損。2.高副兩構(gòu)件通過點接觸或線接觸而組成的運(yùn)動副稱為高副。高副中兩構(gòu)件之間是點或線接觸，其接觸部分的壓強(qiáng)較高，故容易磨損。三、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖所有構(gòu)件均在同一平面或平行平面內(nèi)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)稱為平面機(jī)構(gòu)。由于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性只與

4、構(gòu)件的數(shù)目、運(yùn)動副的類型(低副或高副)、運(yùn)動副的數(shù)目及相對位置(轉(zhuǎn)動副中心、移動副的中心線和高副接觸點的位置等)有關(guān)，而與構(gòu)件的外形、截面尺寸、組成構(gòu)件的零件數(shù)目及運(yùn)動副的具體構(gòu)造無關(guān)。因此，分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動時，為了簡化問題便于研究，可按一定的長度比例尺確定運(yùn)動副的位置，并用特定的構(gòu)件和運(yùn)動副符號及簡單線條繪制出圖形。這種表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性的簡單圖形，稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。1平面機(jī)構(gòu)的組成根據(jù)機(jī)構(gòu)工作時構(gòu)件的運(yùn)動情況不同，可將構(gòu)件分為機(jī)架、主動件和從動件三類 。機(jī)構(gòu)中固定不動的構(gòu)件稱為機(jī)架，它用來支承其他活動構(gòu)件；機(jī)構(gòu)中接受外部給定運(yùn)動規(guī)律的活動構(gòu)件稱為主動件或原動件，一般與機(jī)架相連；機(jī)構(gòu)中隨主動件而運(yùn)

5、動的其他全部活動構(gòu)件稱為從動件。 2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的符號 3.機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制觀察機(jī)構(gòu)的實際結(jié)構(gòu)，分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動情況，找出機(jī)構(gòu)的固定件（機(jī)架）、原動件和從動件。從原動件開始，按運(yùn)動傳遞路線，分清構(gòu)件間相對運(yùn)動的性質(zhì)，確定運(yùn)動副的類型。以與機(jī)構(gòu)運(yùn)動平面相平行的平面作為繪制運(yùn)動簡圖的平面，用規(guī)定的符號和線條按比例尺繪制在此平面上，得到的圖形即為機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 。學(xué)習(xí)任務(wù)二 汽車常見四桿機(jī)構(gòu) 任務(wù)描述：內(nèi)燃機(jī)中的活塞、連桿、曲軸等組成了平面連桿機(jī)構(gòu)，而汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、車門的啟閉機(jī)構(gòu)采用了鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，那這些鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是怎樣實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向和車門啟閉的呢？ 學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的概念掌握鉸鏈四桿機(jī)

6、構(gòu)的基本類型熟悉平面四桿機(jī)構(gòu)的性質(zhì)了解鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化具有分析汽車常見四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動的能力 構(gòu)件間全部由低副連接而成的機(jī)構(gòu)，稱為平面連桿機(jī)構(gòu)。由4個構(gòu)件組成的平面連桿機(jī)構(gòu)稱為平面四桿機(jī)構(gòu) 。主要包括鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)和滑塊四桿機(jī)構(gòu)兩大類 。一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是將4個構(gòu)件用4個轉(zhuǎn)動副組成的機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)中固定不動的構(gòu)件4，稱為機(jī)架；機(jī)構(gòu)中與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件1、3稱為連架桿；連架桿若能繞機(jī)架作整周轉(zhuǎn)動則稱為曲柄；連架桿只能繞機(jī)架在小于360的范圍內(nèi)作往復(fù)擺動則稱為搖桿；與連架桿相連的桿2稱為連桿。 1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)兩個連架桿中一個是曲柄，另一個是搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)將

7、曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成搖桿的往復(fù)擺動。汽車前窗刮水器，當(dāng)主動曲柄AB轉(zhuǎn)動時，從動搖桿CD做往復(fù)擺動，利用搖桿的延長部分實現(xiàn)刮水動作。也有搖桿作為主動件而曲柄作為從動件的情況，如圖3-2-4所示的縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)。2.雙曲柄機(jī)構(gòu)兩個連架桿都為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。通常其主動曲柄等速轉(zhuǎn)動時，從動曲柄作變速轉(zhuǎn)動。變速篩。 當(dāng)兩曲柄的長度相等而且平行時，稱為平行雙曲柄機(jī)構(gòu)。這時4根桿組成了平行四邊形，如下圖所示。雙曲柄機(jī)構(gòu)如果對邊桿長度相等，但互不平行，稱為反平行雙曲柄機(jī)構(gòu)。公共汽車車門啟閉機(jī)構(gòu)。 3.雙搖桿機(jī)構(gòu)兩個連架桿若都是搖桿，則稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。如圖3-2-8所示為飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu) 二

8、、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件(1)連架桿與機(jī)架中必有一桿是最短桿。(2)最短桿與最長桿長度之和小于或等于其他兩桿長度之和。推論：在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，最短桿與最長桿長度之和小于或等于其他兩桿長度之和時，則：取與最短桿相鄰的桿為機(jī)架時，此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如圖3-2-9a所示。取最短桿為機(jī)架時，此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，如圖3-2-9b所示。取與最短桿相對的桿為機(jī)架時，此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，如圖3-2-9c所示。若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，最短桿和最長桿長度之和大于其他兩桿長度之和，則無論取哪一桿件為機(jī)架，均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。如圖3-2-9d所示。三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)四、平面四桿機(jī)構(gòu)的性質(zhì)1急

9、回運(yùn)動特性平面連桿機(jī)構(gòu)中，從動件空回行程的速度比工作行程的速度大的特性稱為連桿機(jī)構(gòu)的急回特性。行程速比系數(shù)K表明急回運(yùn)動的相對程度。當(dāng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動中出現(xiàn)極位夾角時，機(jī)構(gòu)就具有急回運(yùn)動特性。且夾角越大，K越大，機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動性質(zhì)就越顯著 。2壓力角和傳動角 作用于從動件上的力與其作用點C的絕對速度方向之間所夾的銳角，稱為壓力角。壓力角的余角稱為傳動角。 3死點位置 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若搖桿CD為主動件時，當(dāng)搖桿處于兩個極限位置時，連桿和曲柄共線，連桿傳給曲柄的作用力通過曲柄的轉(zhuǎn)動中心A點，此時，機(jī)構(gòu)的傳動角為零，不能推動曲柄AB轉(zhuǎn)動，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點位置。 學(xué)習(xí)任務(wù)三 內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)

10、任務(wù)描述：內(nèi)燃機(jī)中的配氣機(jī)構(gòu)是發(fā)動機(jī)中的重要機(jī)構(gòu)，工作時要求在一個工作循環(huán)內(nèi)，氣門要迅速打開，隨即迅速關(guān)閉，然后保持關(guān)閉不動，這種要求用平面連桿機(jī)構(gòu)是不能實現(xiàn)的，那么配氣機(jī)構(gòu)是如何實現(xiàn)氣門啟閉的？ 學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解配氣機(jī)構(gòu)的工作原理掌握凸輪機(jī)構(gòu)的組成和分類掌握凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)掌握壓力角的大小對傳動效率的影響熟悉從動件常用的運(yùn)動規(guī)律 一、 凸輪機(jī)構(gòu)的組成、應(yīng)用和特點凸輪機(jī)構(gòu)主要由凸輪、從動件和機(jī)架三個基本構(gòu)件組成。凸輪是一個具有特殊曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，一般以凸輪為主動件，它通常作等速轉(zhuǎn)動，但也有作往復(fù)擺動和往復(fù)直線移動的。通過凸輪與從動件的直接接觸，驅(qū)使從動件作往復(fù)直線運(yùn)動或擺動。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)

11、計凸輪輪廓曲線，就可以使從動件獲得預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律。 氣門開啟和關(guān)閉時間的長短和其速度變化，取決于凸輪輪廓曲線的形狀。二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類1.按凸輪的形狀分類盤形凸輪機(jī)構(gòu)：一個繞固定軸線轉(zhuǎn)動并具有變化向徑的盤形構(gòu)件，它是凸輪的最基本形式，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最廣，但從動件的行程不能太大 。移動凸輪機(jī)構(gòu)：移動凸輪是一個具有曲線輪廓并作往復(fù)直線運(yùn)動的構(gòu)件 圓柱凸輪機(jī)構(gòu)：圓柱凸輪是一個在圓柱面上開有曲線凹槽或在圓柱端面上做出曲線輪廓的構(gòu)件，并繞其軸線旋轉(zhuǎn)，它的從動件可以獲得較大的行程。 2.按從動件的形狀分類（1）尖頂從動件凸輪機(jī)構(gòu) （2）滾子從動件凸輪機(jī)構(gòu) （3）平底從動件凸輪機(jī)構(gòu) 三、凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)及

12、運(yùn)動過程1基圓以凸輪的最小向徑為半徑所作的圓稱為基圓，基圓半徑用表示。 2推程及從動件的升程當(dāng)凸輪以等角速度順時針轉(zhuǎn)過時，凸輪輪廓AB段按一定運(yùn)動規(guī)律將從動件尖頂由起始位置推到最遠(yuǎn)位置，這一過程稱為推程，與推程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角稱為推程運(yùn)動角。從動件移動的距離稱為從動件的升程。3.遠(yuǎn)休止角凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過 時，對應(yīng)的凸輪輪廓段是圓弧，故從動件在最高位置靜止不動，對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角 稱為遠(yuǎn)休止角。 4.回程凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過 時，從動件在其重力或彈簧力作用下按一定運(yùn)動規(guī)律沿 段回到初始位置，這個過程稱為回程，凸輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)角 稱為回程運(yùn)動角。 5.近休止角凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過時，因凸輪輪廓段為圓弧，故從動件在最近位置靜止不

13、動，對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角稱為近休止角。凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，從動件將重復(fù)上述過程。6. 位移曲線當(dāng)凸輪逆時針轉(zhuǎn)過角 時，從動件就會產(chǎn)生一個位移S，用橫坐標(biāo)代表凸輪的轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)代表從動件的位移，把從動件位移隨凸輪轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系，用曲線描繪出來，稱為位移曲線，如圖3-3-5b）所示。7壓力角 壓力角是在從動件與凸輪的接觸點，從動件的受力方向線(凸輪輪廓曲線的法線)與速度方向之間的夾角。凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是隨凸輪的轉(zhuǎn)動不停地變化的 。四、從動件常用的運(yùn)動規(guī)律1.等速運(yùn)動等速運(yùn)動是從動件上升或下降的速度為一常數(shù)的運(yùn)動規(guī)律。例如：某凸輪機(jī)構(gòu)與從動件作勻速運(yùn)動，凸輪轉(zhuǎn)角與從動件位移的對應(yīng)關(guān)系如表3-3-1所示。2.等

14、加速等減速運(yùn)動規(guī)律從動件在推程（或回程）的前半段行程作等加速運(yùn)動，后半段行程作等減速運(yùn)動。通常，等加速段和等減速段時間相等，加速度的絕對值也相等 。五、凸輪和滾子的材料凸輪機(jī)構(gòu)工作時，往往要承受沖擊載荷，同時凸輪表面有嚴(yán)重的磨損，凸輪輪廓磨損后將導(dǎo)致從動件運(yùn)動規(guī)律發(fā)生變化。因此要求凸輪表面硬度要高且耐磨，而心部要有較好的韌性。凸輪：40、45鋼調(diào)質(zhì) ；45或40Cr鋼表面淬火或20Cr滲碳淬火滾子：45鋼或T9、T10等工具鋼 學(xué)習(xí)任務(wù)四 駐車制動鎖止機(jī)構(gòu)任務(wù)描述：汽車停在斜坡上不會下滑是因為駐車制動器在起作用，是什么裝置保證駐車制動器工作可靠，不會失效呢？駐車制動器的鎖止裝置是哪種裝置呢？

15、學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的特點掌握棘輪機(jī)構(gòu)的組成掌握棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理熟悉棘輪機(jī)構(gòu)的類型 一、 棘輪機(jī)構(gòu) 1棘輪機(jī)構(gòu)的組成和特點如圖3-4-1所示的是一種齒式棘輪機(jī)構(gòu)，它由棘輪、棘爪和機(jī)架組成。1-搖桿 2-棘爪 3-棘輪 4-止回棘爪 主動搖桿1空套在棘輪的中心支承軸上，當(dāng)它向左擺動時，其上的棘爪2在自重或彈簧的作用下嵌入棘輪3的齒槽內(nèi)，推動棘輪逆時針轉(zhuǎn)過一定角度，而止回棘爪4在棘輪的齒背上滑過。當(dāng)搖桿1向右擺動時，止回棘爪4借助彈簧嵌入到棘輪3的齒槽內(nèi)，阻止棘輪順時針轉(zhuǎn)動，同時棘爪2在棘輪3齒背上滑過，棘輪則靜止不動。當(dāng)搖桿作往復(fù)擺動時，棘輪作單向的間歇運(yùn)動。搖桿的擺動可通過曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

16、和凸輪機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)。棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運(yùn)動可靠，改變棘輪轉(zhuǎn)角方便(如改變搖桿的擺角)。可實現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)動、分度、超越運(yùn)動和制動等 。2.棘輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用 按工作原理可分為齒式棘輪機(jī)構(gòu)和摩擦式棘輪機(jī)構(gòu) 。（1）外嚙合棘輪機(jī)構(gòu) 如圖3-4-1所示，棘爪裝在棘輪的外面，稱為外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)。 （2）內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu) 如圖3-4-3所示的自行車后軸上的飛輪，棘爪2裝在棘輪3的內(nèi)部，稱為內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)。 （3）單動式棘輪機(jī)構(gòu) 如圖3-4-1所示的棘輪機(jī)構(gòu)，原動件只能按某一方向（逆時針）擺動時，才能推動棘輪轉(zhuǎn)動一個角度。（4）雙動式棘輪機(jī)構(gòu) 如圖3-4-4所示，當(dāng)主動搖桿往復(fù)擺動一次時，兩個棘爪都能推動棘輪向同一個方向轉(zhuǎn)動，故稱為雙動式。 （5）可變向棘輪機(jī)構(gòu)前面所介紹的棘輪機(jī)構(gòu)，棘輪只能向一個方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)棘輪輪齒制成方形時，可實現(xiàn)棘輪作雙向間歇運(yùn)動，即成為可變向棘輪機(jī)構(gòu)。 （6）摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)如圖3-4-7