2汽车常见四杆机构.pptx

节目录节目录 2.1 曲柄连杆机构曲柄连杆机构 2.2 转向传动机构转向传动机构 2.3 四杆机构的特性四杆机构的特性 菜单菜单 2.2 2.2 汽车常见四杆机构汽车常见四杆机构 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。本篇的学习目标本篇的学习目标 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：导入：概述概述 连杆机构连杆机构用低副联接构件组成的机构，用低副联接构件组成的机构，又称低副机构。又称低副机构。连杆机构用于：转动、摆动、移动等运动形连杆机构用于：转动、摆动、移动等运动形式之间的转换。式之间的转换。连杆机构应用广泛连杆机构应用广泛,而且是组成多杆机构的基而且是组成多杆机构的基础。础。最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，简称最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，简称平面平面四杆机构。汽车的转向。汽车的转向机构和刮雨器机就是由平面连杆机构组成。机构和刮雨器机就是由平面连杆机构组成。一、平面连杆传动机构一、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是由若干个构件用低副联接并作平面运动的机构。机构。二、平面连杆传动机构特点二、平面连杆传动机构特点 运动副为低副，压强小、磨损轻、寿命较运动副为低副，压强小、磨损轻、寿命较长；长；表面形状简单，易于加工、成本较低。表面形状简单，易于加工、成本较低。1 1 曲柄机构曲柄机构 平面连杆机构的应用：平面连杆机构的应用：实例实例3 3：发动机活塞连杆机构：发动机活塞连杆机构 实例实例2 2：汽车刮雨器：汽车刮雨器 实例实例1 1：机车车轮联动机构：机车车轮联动机构 三、铰链四杆机构三、铰链四杆机构 当四杆机构中的运动副都是转动副时，称为当四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链铰链四杆机构。四杆机构。如图如图1所示。所示。2 1 3 4连杆机架连架杆连连架架杆杆 连杆连杆 机架机架 图图1 1 曲柄曲柄:能做整周转动的连架杆。能做整周转动的连架杆。摇杆：摇杆：仅能在某一角度摆动的连架杆。仅能在某一角度摆动的连架杆。按照连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构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：分为三种基本型式：曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构 双摇杆机构双摇杆机构 铰链四杆机构基本型式：铰链四杆机构基本型式：1 1、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，铰链四杆机构中，若两个连架杆，一个为曲柄，另一个为摇杆。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。功能：将转动转换为摆动，或将摆动转换为转动。图图2所示为调整雷达天线俯仰角的曲柄摇杆机构。所示为调整雷达天线俯仰角的曲柄摇杆机构。图图3所示为缝纫机的踏板机构所示为缝纫机的踏板机构。图图2 雷达天线俯仰角调整机构雷达天线俯仰角调整机构 图图3 缝纫机的踏板机构缝纫机的踏板机构 曲柄为曲柄为从动件，从动件，机构工机构工作时会作时会出现什出现什么现象？么现象？2 2、双曲柄机构、双曲柄机构 图图4 插床双曲柄机构插床双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄双曲柄机构机构。固定轴大齿轮小齿轮DC123A图图5 平行四边形机构及其不确定性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。四边形会出现运动的不确定。B1C1B3C3C2C3AD213B2平行四边形机构平行四边形机构 利用错列机构克服平行四利用错列机构克服平行四边形机构不确定性状态边形机构不确定性状态 机车联动机构机车联动机构 CB AD机车驱动轮联动机构惯性筛机构利用辅助曲柄消除平利用辅助曲柄消除平行四边形机构的运动行四边形机构的运动不确定状态不确定状态 车门启闭机构车门启闭机构 平行四边形机构的应用例子平行四边形机构的应用例子 图图7 7 车门启闭机构车门启闭机构 惯性筛惯性筛 图图8所示为起重机机构所示为起重机机构.3、双摇杆机构 两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机双摇杆机构构。功能功能:将一种摆动转换成另一种摆动。将一种摆动转换成另一种摆动。图图8 8 港口起重机港口起重机 231EA4DB双摇杆机构应用实例：双摇杆机构应用实例：飞机起落架飞机起落架 图9 飞机起落架 两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为等腰梯两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为等腰梯形机构。形机构。2 2 转向传动机构转向传动机构 汽车前轮转向机构汽车前轮转向机构 汽车转向机构汽车转向机构 方向盘是怎样把运动传递给方向盘是怎样把运动传递给车轮的呢？车轮的呢？补充：一、铰链四杆机构类型的判别补充：一、铰链四杆机构类型的判别 铰链四杆机构中是否存在曲柄铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于机构各取决于机构各杆的相对长度和机架的选择杆的相对长度和机架的选择。如图如图10各杆长度以各杆长度以l1、l2、l3、l4表示表示。为了保为了保证曲柄证曲柄1整周回转整周回转，曲柄曲柄1必须能顺利通过与机架必须能顺利通过与机架4共共线的两个位置线的两个位置AB和和AB。图图10 曲柄存在的条件分析曲柄存在的条件分析 当曲柄处于当曲柄处于AB 时时，形成三角形形成三角形BCD。根据三角形两边之和必大于第三边根据三角形两边之和必大于第三边，可得可得 l2（l 4-l 1）+l 3 l 3（l 4-L1）+l 2 即：l 1+l 2 l 3+l 4 l 1+l 3l 2+l 4 当曲柄处于当曲柄处于AB”位置时，形成三角形”位置时，形成三角形B”C”D。可写出以下关系式可写出以下关系式：l 1+l 4l2+l3 将以上三式两两相加可得：将以上三式两两相加可得：l 1l 2 l 1l 3 l 1l 4 曲柄存在的必要条件：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。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最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。杆长度之和。根据以上分析可知：根据以上分析可知：如何得到不同类型的铰链四杆机构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。以得到不同类型的铰链四杆机构。（1）取最短杆相邻的构件取最短杆相邻的构件 （杆杆2或杆或杆 4）为机架时：为曲柄摇杆机构为机架时：为曲柄摇杆机构 图图11 431BACr D432ABC（2）取最短杆为机架为双曲柄机构。）取最短杆为机架为双曲柄机构。其连架杆其连架杆2和和4均为曲柄均为曲柄 BACD a（3）最短杆的对边（杆）最短杆的对边（杆3）为机架）为机架（最短杆为连杆）（最短杆为连杆）两连架杆两连架杆2和和4都不能整周转动都不能整周转动 故图所示为双摇杆机构。故图所示为双摇杆机构。2341BACDr o铰链四杆机构存在曲柄的必要条件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最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。度之和。满足这个条件的机构究竟有一个曲柄、两个曲柄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。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，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。为双摇杆机构。二、铰链四杆机构的演化二、铰链四杆机构的演化 1.1.回转副转化成移动副回转副转化成移动副 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 演化：演化：回转副回转副D移动副移动副 图图12 曲柄滑块机构的演化曲柄滑块机构的演化 铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化：曲柄滑块机构类型曲柄滑块机构类型 偏置曲柄滑块机构，偏置曲柄滑块机构，e0，滑块运动线与曲柄回转，滑块运动线与曲柄回转中心不共线；中心不共线；对心曲柄滑块机构，对心曲柄滑块机构，e=0，滑块运动线与曲柄回，滑块运动线与曲柄回转中心共线；转中心共线；应用：应用：活塞式内燃机，空气压缩机，冲床等。活塞式内燃机，空气压缩机，冲床等。特点特点：曲柄等速回转，滑块具有急曲柄等速回转，滑块具有急 回特性。回特性。滑块滑块 导杆导杆 e 曲柄滑块机构的应用：自动送料机构曲柄滑块机构的应用：自动送料机构 2导杆机构导杆机构 图图a）所示为曲柄滑块机构。）所示为曲柄滑块机构。若取曲柄为机架，则为演若取曲柄为机架，则为演变为导杆机构，如图变为导杆机构，如图b）所）所示。示。a.若若L1L2，则为摆动导杆机构。，则为摆动导杆机构。图图13 牛头刨床的摆动导杆机构牛头刨床的摆动导杆机构 回转导杆机构回转导杆机构 （简易刨床的主运动机构）（简易刨床的主运动机构）实例实例 3摇块机构摇块机构 图图a）所示的为）所示的为曲柄滑块曲柄滑块机构机构。若取杆若取杆2为固定件，即可为固定件，即可得图得图c）所示的摆动滑块）所示的摆动滑块机构，或称摇块机构。机构，或称摇块机构。图图14 自卸卡车翻斗机构及其运动简图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。如图装置内。如图16所示自卸卡车翻斗机构及其运动简所示自卸卡车翻斗机构及其运动简图。在该机构中，因为液压油缸图。在该机构中，因为液压油缸3绕铰链绕铰链C摆动，故摆动，故称为摇块。称为摇块。4定块机构定块机构 若取块若取块3为固定件为固定件，即可得图即可得图d）所示的固定滑块机构或所示的固定滑块机构或称定块机构称定块机构。图图a）所示曲柄滑块机构。）所示曲柄滑块机构。1 2 34ABC()B()B4123BCA4123BCA4123BCA4123BCA图图15 所示为抽水唧筒机构及其运动简图所示为抽水唧筒机构及其运动简图 5偏心轮机构偏心轮机构 图示为偏心轮机构。图示为偏心轮机构。A、B之间的距离之间的距离e称为偏心距。称为偏心距。e 在图示的曲柄滑块机构中，将转动副在图示的曲柄滑块机构中，将转动副B扩大，则扩大，则图图a所示的曲柄滑块机构，可等效为图所示的曲柄滑块机构，可等效为图b所示的机构。所示的机构。6双滑块机构双滑块机构 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。构，称为双滑块机构。曲柄移动导杆机构曲柄移动导杆机构 将圆弧槽将圆弧槽mm的半径逐渐增至无穷大，则图的半径逐渐增至无穷大，则图2b所示机构就演化为图示的机构。此时连杆所示机构就演化为图示的机构。此时连杆2转化为沿转化为沿直线直线mm移动的滑块移动的滑块2；转动副；转动副c则变成为移动副，滑则变成为移动副，滑块块3转化为移动导杆。转化为移动导杆。（1）两个移动副不相邻，如图示。这种机构从动）两个移动副不相邻，如图示。这种机构从动件件3的位移与原动件转角的正切成正比，故称为正的位移与原动件转角的正切成正比，故称为正切机构。切机构。（2）两个移动副相邻，且其中一个移动副与机架）两个移动副相邻，且其中一个移动副与机架相关连，如图示。这种机构从动件相关连，如图示。这种机构从动件3的位移与原动的位移与原动件转角的正弦成正比，故称为正弦机构。件转角的正弦成正比，故称为正弦机构。（3）两个移动副相邻，且均不与机架相关连，如）两个移动副相邻，且均不与机架相关连，如图示这种机构的主动件图示这种机构的主动件1与从动件与从动件3具有相等的角速具有相等的角速度。度。滑块联轴器 滑块联轴器就是这种机构的应用实例，它可用来滑块联轴器就