第6章,1,汽车机械传动,常用零部件,汽车机械基础

1、第第6章章 汽车机械传动与常用零部汽车机械传动与常用零部件件 汽车机械中常见的机构有平面连杆机构、凸轮机构，常用的传动有带传动、链传动、齿轮传动，常见零部件有轴承、离合器、弹簧等。6.1 平面连杆机构 由若干个刚性构件在同一平面或相互平行平面内、互相联接所组成的机构，称为平面连杆机构。6.1.1 机构的组成 机构是人为的实物组合，并且各实物之间具有确定的相对运动。构件是机构的运动单元，在机构中具有独立运动的特性。 机器主要由动力部分、执行部分、传动部分及控制部分组成。动力部分是机器工作的动力源，执行部分又称工作部分，它直接完成机器预定的功能，传动部分是将动力和运动传给执行部分的中间装置，控制部

2、分是控制机器的其他基本部分，使操作者随时实现或重置各种预定的功能。机器是由若干零件组成的。 从制造角度看，零件是机器的制造单元。 从运动角度看，构件是机器的运动单元。构件可能是一个零件，也可能是若干零件的刚性组合体。 从装配角度看，可认为较复杂的机器是由若干部件组成的。部件是机器的转配单元。6.1.2 运动副由两构件直接接触并产生一定相对运动的连接称为运动副。两构件构成的运动副，其接触形式不外乎点、线、面3种，按照接触的特性，运动副分为低副和高副两类。1低副:两构件通过面接触所构成的运动副称为低副。按构件间相对运动形式不同，可分为移动副和转动副。1)转动副:是指两构件间具有相对转动的运动副，也

3、称铰链。2)移动副:是指两构件间具有相对移动的运动副。6.1.2 运动副 2高副 两构件间通过点或线接触构成的运动副称为高副。6.1.3 机构运动简图在分析现有机构的运动原理和设计新机构时，为使问题简化，常常略去机构中构件的复杂外形和运动副的具体结构，仅用国家标准规定的简单符号和线条表示运动副和构件，并按一定比例尺绘制出能表示机构运动特征的简单图形，称为机构运动简图。若只为表明机构的结构特性和运动情况，而不严格按比例绘制的简图，称为机构示意图。6.1.3 机构运动简图6.1.4 平面四杆机构 1铰链四杆机构 全部由转动副联接的平面四杆机构，称为铰链四杆机构，如图所示。机构中固定杆件4称为机架，

4、与机架相连的杆件1和杆件3称为连架杆，连接两连架杆的构件2称为连杆。能绕固定铰链作整周运动的连架杆称为曲柄，只能在小于360的某一角度范围内摆动的连架杆称为摇杆。6.1.4 平面四杆机构铰链四杆机构，又可根据两连架杆的运动形式不同分为三种基本形式：（1）曲柄摇杆机构若两连架杆一个是曲柄，另一个是摇杆，则称此机构为曲柄摇杆机构。如图所示的雷达天线俯仰角调整机构，即是典型的曲柄摇杆机构，其中曲柄1是原动件，天线固定在摇杆3上，该机构将曲柄的转动转换为摇杆（天线）的俯仰运动。1-曲柄 2-连杆 3-摇杆 4-机架图6.4 曲柄摇杆机构6.1.4 平面四杆机构 图6.5为汽车前窗刮水器，当主动曲柄AB

5、回转时，摇杆CD往复摆动，利用摇杆的延长部分实现刮雨动作。6.1.4 平面四杆机构（2）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。主动曲柄连续等速转动，从动曲柄一般为变速转动，如图6.6所示。图6.7所示为利用双曲柄制成的惯性筛机构。在双曲柄机构中，若两对边构件长度相等且平行，则称为正平行四边形机构，如图6.8（a）所示，该机构的从动曲柄与主动曲柄以相同的角速度转动，连杆作平动。图6.8（b）所示为铲车的铲斗机构，它是正平行四边形机构的应用实例。6.1.4 平面四杆机构 （2）双曲柄机构6.1.4 平面四杆机构 连架杆与机架长度相等，两曲柄长度相等但转向相反，称为反平行四边形机

6、构，如图6.9（a）所示，图6.9（b）所示为公共汽车车门启闭机构，是其应用实例。1、3-曲柄 2-连杆 4-机架（a） （b）图6.9 反平行四边形机构6.1.4 平面四杆机构 （3）双摇杆机构 两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。它可将主动件的往复摆动，经连杆转变为从动杆的往复摆动。左图为飞机起落架，飞机降落时，起落架在图中实线所示位置，飞机起飞后，起落架中AB、DC两杆分别绕A、D两点摆动到图中双点划线所示位置。6.1.4 平面四杆机构 2铰链四杆机构的演化 （1）曲柄滑块机构 如图6.11所示为曲柄滑块机构，由曲柄1、连杆2、滑块3和机架4组成。滑块的两个极限位置C1、C2之

7、间的距离，称为滑块的行程。图6.11 曲柄滑块机构6.1.4 平面四杆机构 （1）曲柄滑块机构 曲柄滑块机构的运动特点：当曲柄为主动件时，可将曲柄的转动转换成滑块的往复移动。图中为汽车发动机的活塞连杆机构。1-曲柄 2-连杆 3-缸体 4-活塞图6.12 活塞连杆机构 （1）曲柄滑块机构 图6.13为压力机，都可将滑块的直线运动变为曲柄的转动。1-工件 2-滑块 3-连杆 4-曲轴 5-齿轮图6.13 压力机运动简图 （2）摇块机构 若以图6.11中的BC作为机架，滑块只能绕C点摆动，就能得到摇块机构，如图6.14（a）所示，这种机构广泛应用于液压驱动装置中，图6.14（b）所示为自卸汽车的翻

8、斗机构，它是摇块机构的应用实例。（a） （b）图6.14 自卸汽车的翻斗机构6.1.4 平面四杆机构3曲柄存在的条件铰链四杆机构是否存在曲柄，取决于机构各杆的相对长度和机架的选择。铰链四杆机构中，若构件的长度和机架的选择满足下列条件时，则机构中一定有曲柄存在：（1）连架杆和机架中必有一个为最短杆；（2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。当满足曲柄存在的条件时，有：（1）取最短杆为连架杆，得到曲柄摇杆机构；（2）取最短杆为机架，得到双曲柄机构；（3）取最短杆为连杆，得双摇杆机构。当铰链四杆机构中各杆长度关系不满足曲柄存在的条件时，无论取哪个构件为机架，均不存在曲柄，只能得到双摇杆

9、机构。6.2 凸轮机构凸轮机构 凸轮机构是通过凸轮与从动件之间的高副接触来传递运动和动力的，其广泛应用于汽车、自动化及半自动化机器的控制系统中。下面介绍凸轮机构的应用、类型及凸轮与从动件的运动关系。6.2.1 凸轮机构的组成及应用 如图所示为内燃机的配气机构。当主动件凸轮1匀速转动时，其曲线轮廓通过与从动件气门2的底部接触，使气门2有规律的开启和闭合。1-凸轮 2-气门图6.15 内燃机的配气机构 如图6.16所示为绕线机中用于排线的凸轮机构，当绕线轴3转动时，经过齿轮1带动凸轮转动（凸轮与齿轮固定在一起），驱使从动件2往复摆动，从而使线均匀地缠绕在绕线轴3上。1-齿轮+凸轮 2-从动件 3-

10、绕线轴图6.16 绕线机构 如图6.17所示为自动车床靠模机构，拖板带动从动件2沿靠模凸轮1的轮廓运动，刀刃可加工出如图所示手柄。1-靠模凸轮 2-从动件图6.17 自动车床靠模机构 图6.18所示为自动送料机构。带有凹槽的凸轮1驱使凹槽中的从动件2做往复直线运动，凸轮每转一周，从动件就送出一个坯料到加工位置。1-凸轮 2-从动件图6.18 自动送料机构 1按照凸轮的形状分类 （1）盘形凸轮。如图6.15所示，内燃机配气机构中的凸轮1呈盘状，并且具有变化的向径，当其绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直于凸轮转轴的平面内运动，它是凸轮最基本的形式，结构简单，应用广泛。 （2）移动凸轮。当盘形凸轮的

11、转轴位于无穷远处时，就演化成了如图6.17所示的凸轮1，这种凸轮称为移动凸轮，其呈板状，相对于机架作直线移动。 （3）圆柱凸轮。如图6.18所示，凸轮1的轮廓曲线做在圆柱体上，可以看作是把上述移动凸轮卷成圆柱体演化而成的。 盘形凸轮和移动凸轮机构中，凸轮与从动杆之间的相对运动均为平面运动，故称为平面凸轮机构。圆柱凸轮机构中，凸轮和从动件之间的相对运动是空间运动，故称为空间凸轮机构。 2按从动件形状分类 （1）尖端从动件。如图6.19（a）所示，从动件的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。这种从动件结构简单，但尖端处易磨损，故只适用于速度较低和传递动力不大的场合

12、。 （2）滚子从动件。如图6.19（b）所示，从动件端部装有可以自由转动的滚子，借以减少摩擦和磨损，能传递较大的动力。但端部结构复杂，质量较大，不易润滑，故不适于高速。 （3）平底从动件。如图6.19（c）所示，当不计摩擦时，凸轮对从动件的驱动力垂直于平底，有效分力较大；凸轮与从动件之间为线接触，接触处易形成油膜，润滑状况好，故常应用于高速凸轮。但平底从动件不适用于轮廓曲线内凹的凸轮。图6.19 从动件的类型（a） （b） （c）6.2.2 凸轮机构的分类及运动规律 3按从动件的运动形式分类 无论凸轮与从动件形状如何，从动件运动形式只有两种，即： （1）移动从动件。如图6.15和图6.17所示

13、，从动件作往复移动。 （2）摆动从动件。如图6.16所示，从动件作往复摆动。 4按凸轮与从动件维持高副接触的方法分类 为保证凸轮机构正常工作，必须保证凸轮轮廓与从动件始终保持接触。根据维持高副接触的方法不同，凸轮机构又可以分为以下两类： （1）力封闭型凸轮机构。是指利用重力、弹簧的弹力或其他外力使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。图6.15所示就是利用弹簧的弹力维持高副接触的实例。 （2）形封闭型凸轮机。是指利用高副元素本身的几何形状使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。如图6.18所示，从动件的滚子嵌入圆柱凸轮的凹槽中，以保持相互接触。 图6.20所示为等宽凸轮机构，将凸轮1嵌入从动件2的框架中，以保

14、持相互接触，凸轮的宽度应保持不变。 如图所示为等径凸轮机构，凸轮1与从动件2的两个滚子始终保持接触。由于两个滚子装在同一个从动件上、滚子的中心是一个定值，故要求凸轮轮廓线在过轴心的任何方向上的直径长度为一定值。这种任何方向上直径长度不变的凸轮称为等径凸轮。6.2.2 凸轮机构的分类及运动规律 5压力角与传动角 在设计和选用凸轮机构时，不但应保证实现给定的运动要求，还应使机构具有较好的传力性能，以使机构运转灵活、轻便，效率较高。机构的传力性能与压力角有关。cossinnynxFFFF6.2.2 凸轮机构的分类及运动规律 5压力角与传动角 由以上公式可知 ，压力角越大，则有害分力Fx越大，机构的效

15、率越低。当压力角增大到一定程度，以致Fx在导轨上引起的摩擦阻力大于有效分力Fy时，无论凸轮加给从动件的推力有多大，从动件都不能运动，即自锁现象。因此，为了保证凸轮机构正常工作，并具有一定的传动效率，必须对压力角加以限制。凸轮轮廓上各点的压力角是变化的，在设计时，只要使最大压力角不超过许用值 ，就能满足要求，根据工程实践，许用值 推荐如下： 推程：直动从动件 ；摆动从动件 回程运动是在弹簧力或重力作用下返回的，不会出现自锁，故不校核回程压力角。 如果压力角大于许用值，可以加大基圆半径。6.2.2 凸轮机构的分类及运动规律 6凸轮与从动件的运动关系 现以尖端移动从动件盘形凸轮机构为例来说明凸轮与从

16、动件之间的运动关系，如图6.23所示。以凸轮轮廓最小向径rb为半径所做的圆称为基圆，从动件与基圆接触时处于“最低”位置。6.2.2 凸轮机构的分类及运动规律 6凸轮与从动件的运动关系图6.23 尖端移动从动件盘形凸轮机构及其运动6.2.2 凸轮机构的分类及运动规律6.3 带传动与链传动带传动与链传动 6.3.1 带传动 带传动是通过传动带把主动轴的转动和动力传递给从动轴，常用于两轴相距较远的场合，其结构简单、成本低廉，应用很广。 带传动按工作原理分为摩擦传动和啮合传动两类。摩擦传动又可分为平带传动和V带传动。 带传动的优点主要有：由于传动带有弹性，具有缓冲、吸振的作用，因此传动平稳，噪声小；对

17、于靠摩擦传动的带传动，当过载时，传动带会在带轮上打滑，可防止损坏其他零件，但是在工作中，不能保证精确的瞬时传动比。近年来，由于采用了啮合式同步齿形带，能够保证精确的传动比。 带传动的缺点有：由于传动带的材料易老化，寿命较短，需经常维修和更换；带传动的外廓尺寸较大，传动比不能过大，传动效率较低，常用于中小功率的传动。6.3 带传动与链传动带传动与链传动 1带传动的工作原理 如图所示，把一根或几根连成环形的传动带张紧在主动轮1和从动轮3上，使带与两轮的接触面处产生正压力，当主动轮以n1的转速旋转时，在接触面产生的摩擦力的作用下，主动轮拖动带，带又驱动从动轮以n2的转速旋转。6.3 带传动与链传动带

18、传动与链传动 2V带的构造（a）绳芯结构 （b）帘布芯结构V带的结构6.3 带传动与链传动带传动与链传动 3.V带传动的传动比计算 带传动的传动比是主动轮的转速n1(rmin)与从动轮的转速n2（rmin）的比值，也是主、从动轮基准直径db的反比：122112bbddnni 由于带传动存在打滑现象，所以不能保证恒定的传动比。6.3 带传动与链传动带传动与链传动 4V带传动的受力分析6.3 带传动与链传动带传动与链传动 5普通V带传动的选用要点普通V带传动，首先根据所需传递的功率和主动轮的转速n1选择V带的型号和根数，其次选取带轮直径dd，并保证，然后确定带的基准长度Ld。普通V带的线速度v应限

19、制在的范围内。如果带速v过大，V带在作圆周运动时，所产生的离心惯性力也越大，使V带拉长，并有脱离轮面的趋势，导致摩擦力减少，传动能力下降。带速v也不能过小，由PFv，若带速v过小，当传递的功率P一定时，所需的有效圆周力F便过大，当摩擦力的总和达不到所需的有效圆周力时，便会出现打滑。打滑是非常有害的，它会使传动带与轮缘表面发生显著滑动，加剧磨损，会使从动轮的转速下降，甚至失效。 6.普通V带的正确使用 （1）V带在轮槽中的安装位置要正确。应正确选择V带的型号，使其与轮槽的装配位置如图（a）所示，当V带型号装配不当时，如图（b）、（c）所示，应及时加以纠正。 （a) （b） （c） 6.普通V带的

20、正确使用 （2）安装带轮时，各带轮的轴线应互相平行。各带轮相对应的V型槽的对称平面要重合，误差不得超过20，如图所示。 （a) （b） （c） 6.普通V带的正确使用 （3）V带的张紧程度要适当，不宜过松或过紧。实践经验证明，V带安装后用大拇指能将带按下15mm左右，则张紧程度较合适，如图所示。 （4）对V带要及时检查和定期调整，如发现不宜继续使用的，要及时更换。 （5）V带传动应安装防护罩。 7.同步齿形带传动 同步齿形带属于啮合传动，传动带工作面上的凸齿与带轮外缘上的齿槽进行啮合传动。 （1）同步带的特点：无打滑现象，能保证准确的传动比；带的厚度小，质量轻，所以允许的线速度较高，一般，,传

21、动比，使用温度在20oC80oC范围内；带的柔性好，所以带轮的直径可以较小；传动带的耐油、抗老化性好。 （2）同步齿形带在汽车上的应用实例1-曲轴正时皮带轮；2-中间轴正时皮带轮；3-正时齿轮皮带；4-张紧轮；5-凸轮轴正时皮带轮奥迪100轿车用齿形带传动 8.带传动的张紧装置 由于传动带长期受到拉力的作用，会产生塑性变形而松弛，影响正常工作，因此必须重新张紧。常用的张紧方法有两种：（1）调整中心距 对于水平安置的传动机构，如右图所示，将装有带轮的电机固定在滑座上、旋转调节螺钉，将电机调整到合适的位置，然后固定。对于垂直安置的传动机构，如右图所示，将装有带轮的电机安装在摆动的机座上，旋转调节螺

22、母，使机座绕销轴摆动，使带张紧到合适程度。6.3 带传动与链传动带传动与链传动 （2）使用张紧轮 如图所示，V带传动中采用的张紧轮应放在松边的内侧，并尽量靠近大轮，目的是使V带只受单向弯曲，减小疲劳损坏，并使小轮的包角不致过分减小。 9.V带在汽车上的应用举例 如图所示，风扇与水泵同轴，和发电机一起由曲轴皮带轮通过V带驱动，通常把发电机的支架做成可动式的，以便调节皮带的张紧程度。皮带过松会引起皮带相对皮带轮打滑，使风扇扇风量减少，发动机过热，皮带过紧，将增加发动机轴承的磨损，因此要求皮带必须保持一定的张紧力。张紧力的大小如EQ6100型发动机规定用大拇指以30N50N的力按下皮带l0mm15m

23、m的距离为宜。1-风扇；2-发电机 6.3.2 链传动 1.链传动的工作原理和传动比 链传动是由主、从动链轮和链条组成的传递运动和动力的传动机构。它是一种具有中间挠性件（链条）的啮合传动，如图所示。1-主动链轮；2-从动链轮；3-链条6.3 带传动与链传动带传动与链传动 6.3.2 链传动 链传动的传动比是主动链轮的转速n1与从动轮的转速n2的比值，也等于两轮齿数的反比。122112zznni6.3 带传动与链传动带传动与链传动6.3.2 链传动2链传动的常用种类和特点按用途不同，链传动可分为三类：（1）传动链：在一般机械中传递运动和动力，应用最广泛。（2）输送链：用于输送工件、物品和材料等。（3）曳引起重链：主要传递力，起牵引、悬挂物品的作用，兼作缓慢运动。与带传动相比，链传动有如下特点：（1）能保证准确的平均传动比；（2）传递的功率大，且张紧力小；（3）传动的效率高,一般达0.950.98；（4）能在低速重载和高温条件及露天等不良环境中工作；（5）链条的铰链磨损后，使链条节距变大，链条易脱落。6.3 带传动与链传动带传动与链传动 6.3.2 链传动 般来说，链传动的