模块一、汽车机械基础简介

1、汽车机械基础汽车机械基础引引 言言机械及其相关概念的识别机械及其相关概念的识别1平面机构的自由度计算平面机构的自由度计算 2一、机一、机 械械1、定义：、定义： 是人类在利用和转变机械能进行生是人类在利用和转变机械能进行生产时所使用的工具。产时所使用的工具。 项目一、机械及其相关概念的识别项目一、机械及其相关概念的识别2、作用：、作用： （1） 减轻体力劳动减轻体力劳动 （2）提高生产效率）提高生产效率 （3）提高产品质量）提高产品质量 （4）便于大规模生产）便于大规模生产3、 特征：特征：（1）都是人为的实物组合；）都是人为的实物组合；（2）组成机器的各实物之间具有确定的）组成机器的各实物之

2、间具有确定的 相对运动；相对运动；（3）能实现能量转换或完成有用的机械功。）能实现能量转换或完成有用的机械功。 二、机器的组成二、机器的组成v 机器的种类繁多。在生产中，常见的机机器的种类繁多。在生产中，常见的机器如汽车、拖拉机、电动机、各种机床等；器如汽车、拖拉机、电动机、各种机床等；在生活中，常用的机械如洗衣机、缝纫机、在生活中，常用的机械如洗衣机、缝纫机、电风扇、摩托车等。它们的构造、性能和用电风扇、摩托车等。它们的构造、性能和用途各不相同，但从机器的组成分析，又有其途各不相同，但从机器的组成分析，又有其共同点。共同点。图图1-1 牛头刨床的传动系统图牛头刨床的传动系统图图图1-2 单缸

3、四冲程内燃机单缸四冲程内燃机v1、机器、机器v 通常将机器和机构统称为机械。构通常将机器和机构统称为机械。构件是运动的单元，而零件是制造的单元。件是运动的单元，而零件是制造的单元。通常把为协同完成某一功能而装配在一通常把为协同完成某一功能而装配在一起的若干个零件的装配体称为部件，只起的若干个零件的装配体称为部件，只在某些特定类型的机器中才使用的零件，在某些特定类型的机器中才使用的零件，称为专用零件。称为专用零件。v 按照用途的不同，可把机器分为按照用途的不同，可把机器分为动力机器、工作机器和信息机器。动动力机器、工作机器和信息机器。动力机器用来实现其他形式的能量与机力机器用来实现其他形式的能量

4、与机械能间的转换，工作机器用来做机械械能间的转换，工作机器用来做机械功或搬动物品，即变换物料，信息机功或搬动物品，即变换物料，信息机器用来获取或变换信息，器用来获取或变换信息，现代机器一现代机器一般由动力装置、传动装置、执行装置般由动力装置、传动装置、执行装置和控制装置四个部分组成和控制装置四个部分组成。此外，还。此外，还有必要的辅助装置。有必要的辅助装置。1）动力装置v 动力装置是机器的动力来源，有电动机、动力装置是机器的动力来源，有电动机、内燃机、燃气轮机、液压马达、气功马达等。内燃机、燃气轮机、液压马达、气功马达等。现代机器大多采用电动机，而内燃机主要用现代机器大多采用电动机，而内燃机主

5、要用于运输机械、工程机械和农业机械。于运输机械、工程机械和农业机械。2）传动装置v 传动装置将动力装置的运动和动力变换传动装置将动力装置的运动和动力变换成执行装置所需的运动形式、运动和动力参成执行装置所需的运动形式、运动和动力参数，并传递到执行部分。机器中的传动有机数，并传递到执行部分。机器中的传动有机械传动、液压传动、气压传动和电力传动。械传动、液压传动、气压传动和电力传动。其中，机械传动应用最多。其中，机械传动应用最多。 3）执行装置v 执行装置是直接完成机器预定功能的工执行装置是直接完成机器预定功能的工作部分，如车床的卡盘和刀架，汽车的车轮，作部分，如车床的卡盘和刀架，汽车的车轮，船舶的

6、螺旋桨，带式输送机的输送带等。船舶的螺旋桨，带式输送机的输送带等。 4）控制及辅助装置v 操纵和控制装置用以控制机器的起动、操纵和控制装置用以控制机器的起动、停车、正反转、运动和动力参数改变及各执停车、正反转、运动和动力参数改变及各执行装置间的动作协调等。自动化机器的控制行装置间的动作协调等。自动化机器的控制系统能使机器进行自动检测、自动数据处理系统能使机器进行自动检测、自动数据处理和显示、自动控制和调节、故障诊断、自动和显示、自动控制和调节、故障诊断、自动保护等。辅助装置则有照明、润滑、冷却装保护等。辅助装置则有照明、润滑、冷却装置等。置等。 2、机构 由若干个具有确定相对运动的构件组合由若

7、干个具有确定相对运动的构件组合而成，用来传递并转换力和运动，实现运动而成，用来传递并转换力和运动，实现运动形式或速度的变化。形式或速度的变化。 3、构件 根据机器的功能和结构要求，某些零件根据机器的功能和结构要求，某些零件需刚性联结成一个整体，成为机器中运动的需刚性联结成一个整体，成为机器中运动的基本单元体。基本单元体。知识扩展知识扩展-汽车结构分析汽车结构分析汽车的基本结构汽车的基本结构n发动机n底盘n车身n电气设备一、发动机的结构认识一、发动机的结构认识v作用：使供入其中的燃料燃烧而产生动力。现代汽车广泛采用往复活作用：使供入其中的燃料燃烧而产生动力。现代汽车广泛采用往复活塞式内燃发动机。

8、塞式内燃发动机。v构成构成曲柄连杆机构曲柄连杆机构配气机构配气机构燃料供给系燃料供给系点火系点火系润滑系润滑系冷却系冷却系起动系起动系曲柄连杆机构配气机构两大机构两大机构五大系统五大系统v作用：形成汽车的整体造型作用：形成汽车的整体造型, ,接受发动机接受发动机传来的动力，使汽车产生运动，并保证汽传来的动力，使汽车产生运动，并保证汽车按照驾驶员的操纵正常行驶。车按照驾驶员的操纵正常行驶。v 组成组成传动系传动系行驶系行驶系转向系转向系制动系制动系 二、底盘的结构认识二、底盘的结构认识v车身是驾驶员的工作场所，也是容纳乘客车身是驾驶员的工作场所，也是容纳乘客和货物的场所。车身应对驾驶员提供便利和

9、货物的场所。车身应对驾驶员提供便利的工作条件，对乘客提供舒适安全的环境的工作条件，对乘客提供舒适安全的环境或保护货物完好无损。或保护货物完好无损。v良好的形状：空气动力学性能，减少阻力良好的形状：空气动力学性能，减少阻力v美观的造型：符合人们的审美观点美观的造型：符合人们的审美观点三、车身的认识三、车身的认识v由电源组、发动机起动系和点火系、汽车由电源组、发动机起动系和点火系、汽车照明和信号装置等组成。此外，现代汽车照明和信号装置等组成。此外，现代汽车上愈来愈多地装用各种电子设备：微处理上愈来愈多地装用各种电子设备：微处理机、中央计算机系统及各种人工智能装置机、中央计算机系统及各种人工智能装置

10、等，显著地提高了汽车的性能。等，显著地提高了汽车的性能。四、电气设备的认识四、电气设备的认识项目二项目二 平面机构的自由度计算平面机构的自由度计算一、机构的组成及分类一、机构的组成及分类 机构是具有确定相对运动的构件的组机构是具有确定相对运动的构件的组合，组成机构的目的是为了使机构按照预合，组成机构的目的是为了使机构按照预定的要求进行有规律的运动。定的要求进行有规律的运动。 任务一任务一 运动副认识运动副认识1 1、组成：、组成： 机架机架机构中的固定构件称为机架，它机构中的固定构件称为机架，它 的作用是支撑运动构件；的作用是支撑运动构件； 主动件主动件由外界给定运动规律的构件称由外界给定运动

11、规律的构件称 为主动件，一般主动件与机为主动件，一般主动件与机架架 相连；相连； 从动件从动件除主动件以外的全部活动构件除主动件以外的全部活动构件 称为从动件。称为从动件。 所谓平面机构，是指组成机构的所有所谓平面机构，是指组成机构的所有构件均在同一平面或相互平行的平面内运构件均在同一平面或相互平行的平面内运动的机构；否则就称为空间机构。工程中动的机构；否则就称为空间机构。工程中常用的机构大多数属于平面机构，本章只常用的机构大多数属于平面机构，本章只讨论平面机构。讨论平面机构。2 2、分类、分类二、运动副二、运动副1 1、运动副的概念、运动副的概念v 两构件之间既两构件之间既直接接触直接接触，

12、并能产生，并能产生一定一定相对运动相对运动的联接方式称为运动副。的联接方式称为运动副。图图2-1 2-1 运动副运动副2、运动副的分类v 两个构件组成的运动副，通常用三两个构件组成的运动副，通常用三种接触形式联接起来，即点接触、线接种接触形式联接起来，即点接触、线接触和面接触。按照接触的特性，通常把触和面接触。按照接触的特性，通常把平面运动副分为低副和高副两大类。平面运动副分为低副和高副两大类。v1 1）低副）低副 两构件通过两构件通过面面接触组成的运动副称为低副。接触组成的运动副称为低副。 转动副转动副 移动副移动副v2 2）高副）高副 两构件以两构件以点、线点、线的形式相接触而组成的运动的

13、形式相接触而组成的运动 副称为高副。副称为高副。 齿轮齿轮副副 凸轮凸轮副副3、机构运动简图的符号1 1）构件的表示方法）构件的表示方法v 轴、杆、连杆通常用一根直线表示，轴、杆、连杆通常用一根直线表示，两端画出运动副的符号，如图两端画出运动副的符号，如图2-2(a)2-2(a)所所示；若构件固联在一起，则涂以焊缝记示；若构件固联在一起，则涂以焊缝记号。号。 图图2-2 2-2 构件的表示构件的表示2）运动副的表示方法v 两个构件组成的转动副和移动副的两个构件组成的转动副和移动副的表示方法分别如图表示方法分别如图2-3(a)2-3(a)、(b) (b) 所示。所示。 图图2-3 2-3 低副的

14、表示方法低副的表示方法图图2-4 2-4 高副的表示方法高副的表示方法2112v 从机构运动简图可以了解机构的组从机构运动简图可以了解机构的组成和类型，即机构中构件的类型和数目、成和类型，即机构中构件的类型和数目、运动副的类型和数目以及运动副的相对运动副的类型和数目以及运动副的相对位置。利用机构运动简图可以表达一部位置。利用机构运动简图可以表达一部复杂机器的传动原理，可以进行机构的复杂机器的传动原理，可以进行机构的运动和动力分析。运动和动力分析。 三、平面机构运动简图 v下述步骤进行下述步骤进行: :（1 1）分析机构的结构和运动情况）分析机构的结构和运动情况（2 2）确定构件、运动副的类型数

15、目）确定构件、运动副的类型数目（3 3）选择视图平面）选择视图平面（4 4）选定适当的比例尺）选定适当的比例尺 l l，绘制机，绘制机 构运动简图构运动简图1 1、自由度与约束条件、自由度与约束条件v 一个作平面运动的自由构件具有三一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。对构件独立运动所加的限制个自由度。对构件独立运动所加的限制称为约束，自由度减少的个数等于约束称为约束，自由度减少的个数等于约束的数目。的数目。v 运动副所引入的约束的数目与其类运动副所引入的约束的数目与其类型有关。低副引入两个约束，减少两个型有关。低副引入两个约束，减少两个自由度。自由度。任务二任务二 平面机构的自由度计算平面

16、机构的自由度计算v 在平面机构中，每个低副引入两个在平面机构中，每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度；每个高约束，使构件失去两个自由度；每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由副引入一个约束，使构件失去一个自由度。度。2 2、平面机构的自由度的计算、平面机构的自由度的计算 n n个活动构件：自由度为个活动构件：自由度为3n3n P PL个低副：个低副： 限制限制 2P2PL L个自由度个自由度 P PH H个高副：个高副： 限制限制 P PH H 个自由度个自由度 因此，该机构相对于固定构件的自由度数应因此，该机构相对于固定构件的自由度数应为活动构件的自由度数与引入运动副减少的自为活动构

17、件的自由度数与引入运动副减少的自由度数之差，该差值称为机构的自由度，并以由度数之差，该差值称为机构的自由度，并以F F表示，表示， F=3n- 2PF=3n- 2PL L-P-PH HCBDA例例1 1 计算图计算图2-52-5机构的自由度机构的自由度F=3n-2PL-PH =33-24-0 =13、注意事项1 1）复合铰链：两个以上个构件在同一条）复合铰链：两个以上个构件在同一条轴线上形成的转动副。由轴线上形成的转动副。由K K个构件组成的个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应为（复合铰链包含的转动副数目应为（K-1K-1）个个 图图2-6 复合铰链复合铰链 例例2 2 试计算图试计算图2-

18、72-7所示振动式输送机的自由度。所示振动式输送机的自由度。LH323 52701Fnpp2）局部自由度v 机构中某些不影响整个机构运动的机构中某些不影响整个机构运动的自由度，称为局部自由度。在计算机构自由度，称为局部自由度。在计算机构自由度时应将局部自由度除去不计。自由度时应将局部自由度除去不计。图图2-8 凸轮机构凸轮机构3 3）虚约束）虚约束 重复而不起独立限制作用的约束称为重复而不起独立限制作用的约束称为虚约虚约束束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。 两构件构成多个导路平行的移动副两构件构成多个导路平行的移动副 两构件组成多个轴线互相重合的转动副两构件组成多个轴线互相重合的转动副机构中存在对传递运动不起独立作用的对称部分机构中存在对传递运动不起独立作用的对称部分轨迹重合：在机构中，若被联接到机构上的构轨迹重合：在机构中，若被联接到机构