汽车平面连杆机构

1、汽车机械基础汽车机械基础项目一项目一 汽车平面连杆机构汽车平面连杆机构 一、机构的组成与运动简图一、机构的组成与运动简图二、汽车常用四杆机构二、汽车常用四杆机构三、四杆机构演化三、四杆机构演化四、四、本本 章章 内内 容容一、一、 机构的组成及相关概念机构的组成及相关概念构件：运动单元体零件：制造单元体构件可由一个或构件可由一个或几个零件组成。几个零件组成。一 机构的组成与运动简图机械：机械和机构的统称一、一、 机构的组成及相关概念机构的组成及相关概念构件：运动单元体零件：制造单元体构件可由一个或构件可由一个或几个零件组成。几个零件组成。一 机构的组成与运动简图机械：机械和机构的统称二二. 机

2、构中的三类构件机构中的三类构件 机构中的构件分为以下三种类型。 图4-3 液体搅拌机1机架 2曲柄 3连杆 4摇杆 (1) 机架机架 机构中被视为固定不动的构件机构中被视为固定不动的构件。 机构中其他构件在它的支承下运动。 图4-3中的构件1是机架。(2) 原动件原动件 机构中由外部给定其运动的构件机构中由外部给定其运动的构件，也称为输入构件。输入构件。 机构中其他构件的运动由它驱动。 图4-3中曲柄2的转动由外部输入，是原动件。 (3) 从动件从动件 机构中由原动件驱动的其他构件机构中由原动件驱动的其他构件。 若从动件直接实现机构的功能，称为执行件执行件；若从动件把运动输出本机构，称为输出构

3、件输出构件。 图4-3中连杆3、摇杆4都是从动件。三、运动副的表示方法三、运动副的表示方法 转动副转动副 用一个小圆圈表示。转动副的表示方法 在代表转动副中机架（固定件）的线条上，需画上一列斜线。 移动副移动副 用与移动方向一致的 一条直线或两条平行线表示。 移动副的表示方法 1 平面高副平面高副 简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓。 球面副与螺旋副球面副与螺旋副平面高副的表示方法 球面副和螺旋副的表示方法 a）球面副 b）螺旋副 三、运动副的表示方法三、运动副的表示方法 四、构件自由度 一个构件未用运动副与其它构件连接之前，有三个自由度。 当用运动副连接后，构件间的相对运动受到约束，失去一些

4、自由度。运动副不同，失去的自由度数目和保留的自由度数目也不同。2.计算公式n：机构中活动构件数； Pl ：机构中低副数； Ph ：机构中高副数； F ：机构的自由度数；F = 3n - 2Pl - Ph 计算实例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =33 - 2Pl - Ph =33 - 24 - 0= 1 项目一项目一 汽车平面连杆机构汽车平面连杆机构本课本课任务一任务一 学过本课以后请写出在汽车中都有哪些是平面连杆结构（至少写出5项）。 项目一项目一 汽车平面连杆机构汽车平面连杆机构1.1.平面连杆机构平面连杆机构：若干构件通过低副连接而成的平

5、面机构。2.2.平面连杆机构的特点：平面连杆机构的特点：具有运动可逆性。3.3.平面连杆机构主要优点平面连杆机构主要优点ADCB（1）低副压力小，制造简单，制造精度较高。）低副压力小，制造简单，制造精度较高。（2）实现转动、摆动和移动等基本运动形式转换。）实现转动、摆动和移动等基本运动形式转换。（3）实现多种运动规律。）实现多种运动规律。一、相关知识一、相关知识1）低副存在间隙，产生运动误差。2）不易精确实现复杂运动规律。4.4.平面连杆机构主要缺点平面连杆机构主要缺点平面连杆机构分类平面连杆机构分类平平面面四四杆杆机机构构铰链四杆机铰链四杆机构构( (全转动全转动副副) )含有移动含有移动副

6、副的平面的平面四杆机构四杆机构 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 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 曲柄导杆机构曲柄导杆机构 曲柄摇块机构曲柄摇块机构 移动导杆机构移动导杆机构 铰链四杆机构的类型及应用铰链四杆机构的类型及应用课堂任务二课堂任务二1. 铰链四杆机构铰链四杆机构 图4-10 铰链四杆机构1、3连架杆 2连杆 4机架 以以4个铰链联接个铰链联接4个构件而成的机构个构件而成的机构。 铰链四杆机构有三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。 二、铰链四杆机构的类型及应用二、铰链四杆机构的类型及应用曲柄曲柄作整周定

7、轴回转的构件；作整周定轴回转的构件；连杆连杆与其他构件链接的构件；与其他构件链接的构件；连架杆连架杆与机架相联的构件；与机架相联的构件；摇杆摇杆作定轴摆动的构件；作定轴摆动的构件；周转副周转副能作能作360360相对回转的运动副；相对回转的运动副；摆转副摆转副只能作有限角度摆动的运动副。只能作有限角度摆动的运动副。曲柄曲柄连杆连杆摇杆摇杆 铰链四杆机构有三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。 二、铰链四杆机构的基本型式及应用二、铰链四杆机构的基本型式及应用 一为一为摇杆摇杆 一为一为曲柄曲柄 连架杆连架杆 (1) 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 铰链

8、四杆机构的两个连架杆之一是曲柄、另一是摇杆，铰链四杆机构的两个连架杆之一是曲柄、另一是摇杆，为为曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构。 （1）将转动变为摆动图4-8 破碎机的破碎机构 将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动。将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动。（1）雷达(1) 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 (2)(2)搅拌器搅拌器: : 曲柄主动曲柄主动(1) 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 (3)(3)汽车玻璃窗雨刷汽车玻璃窗雨刷: :转动变换为摆动转动变换为摆动(1) 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 （2）将摆动变为转动(4)缝纫机踏板机构：缝纫机踏板机构：摆动变换为转动摆动变换为转动 将摇杆的往复摆动转变为曲柄的整

9、周转动将摇杆的往复摆动转变为曲柄的整周转动(1) 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 脱粒机及其机构运动简图 a脚踏脱粒机 b机构运动简图 摇杆为原动件：脚踏缝纫机 脚踏脱粒机（2）将摆动变为转动图4-13 缝纫机踏板机构 (2) 双曲柄机构双曲柄机构铰链四杆机构的两个连架杆均为曲柄，称为铰链四杆机构的两个连架杆均为曲柄，称为双双曲柄机构。曲柄机构。双曲柄机构中的任一个曲柄均可作为原动件，带动从动曲柄旋转。 图4-14 惯性筛 但双曲柄机构具有如下运动特性：原动曲柄匀速转动时，从原动曲柄匀速转动时，从动曲柄以每圈为周期作变动曲柄以每圈为周期作变速转动。速转动。 图4-14所示的惯性筛中，原动曲柄匀速转动

10、，从动曲柄则在每一圈转动中周期性地变换快慢，从而达到筛分物料的目的。 平行双曲柄机构平行双曲柄机构或平行四边形机构平行四边形机构 两曲柄长度相两曲柄长度相等，且连杆机架的长度也相等的双曲柄机构。等，且连杆机架的长度也相等的双曲柄机构。 图4-15 平行四边形机构的运动特性及其应用示例a)平行双曲柄机构b)机车车轮联动机构 平行四边形机构运动有两个特性：原动从动曲柄的转动保持同步。运动中两曲柄保持平行，连杆与“机架” 也保持平行。 它因此获得广泛应用，如火车车轮的联动机构。 平行双曲柄机构平行双曲柄机构(2) 双曲柄机构双曲柄机构1 1） 两曲柄等长且平行，两曲柄等长且平行，1 1=2 2 (2

11、) 双曲柄机构双曲柄机构当两曲柄共线时，有可能成为反向双曲柄机构当两曲柄共线时，有可能成为反向双曲柄机构: : 1 12 2反平行双曲柄机构反平行双曲柄机构车门车门反平行四边形机构反平行四边形机构 公共汽车的车门开关机构1主动曲柄 2连杆 3从动曲柄4机架 5右车门 6左车门7活塞门 8气缸 (2) 双曲柄机构双曲柄机构 插床双曲柄机构插床双曲柄机构 (2) 双曲柄机构双曲柄机构摄影台升降机构摄影台升降机构(2) 双曲柄机构双曲柄机构电风扇摇头机构示意图 (3) 双摇杆机构双摇杆机构 双摇杆机构双摇杆机构 两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构。 双摇杆机构中的任一个

12、活动件（摇杆或连杆）均可作为原动件，使两个摇杆均实现往返摆动。 如电风扇的一种摇头机构。 起重机机构 汽车转向机构 飞机起落架机构飞机起落架机构ABDCEABDCEABDCE（4）铰链四杆机构的类型判别1 1、铰链四杆机构曲柄存在条件为：、铰链四杆机构曲柄存在条件为：1 1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆；）连架杆和机架中必有一杆是最短杆；2 2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和。（称为杆长条件）杆长度之和。（称为杆长条件）上述两个条件必须同时满足，否则机构不存在曲柄上述两个条件必须同时满足，否则机构不存在曲柄在满足杆长和的条件下在满足杆

13、长和的条件下，取不同杆为机架就可以，取不同杆为机架就可以得到不同类型的铰链四杆机构。得到不同类型的铰链四杆机构。（1 1）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另一连架杆为摇杆，即该机构为一连架杆为摇杆，即该机构为；（2 2）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，（3 3）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，即该）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，即该机构机构。三、铰链四杆机构的演化三、铰链四杆机构的演化演化方法：转动副 移动副（滑块四杆机构）； 选取不同构件作为机架（一）、转动副转化成移动副1、铰链四

14、杆机构中一个转动副转化为移动副11. 滑块四杆机构滑块四杆机构 图4-12 曲柄滑块机构a）对心曲柄滑块机构 b）偏置曲柄滑块机构1曲柄 2连杆 3滑块 4机架 含有移动副四杆机构称为滑块四杆机构，简称滑块机构含有移动副四杆机构称为滑块四杆机构，简称滑块机构。其基本形式有曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构和定块机构。 1曲柄滑块机构应用很广泛，如内燃机里的曲柄滑块机构和自动送料机构等。图4-21 曲柄滑块机构的应用示例a)内燃机中的曲柄滑块机构 b)自动送料机构1曲轴 2连杆 3活塞 4滑块 5曲柄2、摇块机构(1)、演化过程曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时，就演化成摇块机构。 (2)、应用泵

15、3、导杆机构 曲柄滑块机构中，当将曲柄改为机架时，就演化成导杆机构。 4、定块机构曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，就演化成定块机构。 总结总结 任务二任务二v 1.运动副运动副v 运动副是指两构件直接接触并能产生相对运动的一种活动联接，通常用三种接触形式联接起来：即点接触、线接触和面接触。v 2. 平面连杆机构平面连杆机构v 由若干构件通过低副连接组成的平面机构称为平面连杆机构（也称为低副机构）。v 平面四杆机构是多杆机构的基础，结构最简单，应用最广泛。v 3.铰链四杆机构铰链四杆机构v 全部用转动副将四个构件联接起来的四杆机构称为铰链四杆机构。v 4铰链四杆机构的分类铰链四杆机构的分类v

16、 1、曲柄摇杆机构v 2、双曲柄机构v 3、双摇杆机构。任务三、铰链四杆机的基本特性任务三、铰链四杆机的基本特性 v 学习任务：试对图1-1-15所示的结构进行分析，并完成相应学习内容。一、铰链四杆机构的曲柄存在条件(一一)曲柄存在条件曲柄存在条件v 通过对铰链四杆机构的三种基本形式的分析可以看到，三种基本形式的区别在于有无曲柄和有几个曲柄。观察图1-1-16铰链四杆机构，可以看到，四个杆相对长度对机构类型有影响。因此，铰链四杆机构的三种基本形式与机构中四个杆相对长度有关系。v 铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于机构各杆的相对长度和机架的选择。v 1、在曲柄摇杆机构中，曲柄是最短杆；v 2、最

17、短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。v 这是曲柄存在的必要条件。复习复习二）铰链四杆机构的判断规则二）铰链四杆机构的判断规则v 1、若机构不满足杆长之和条件则只能成为双摇杆机构.v 2、若机构满足杆长之和条件，则：v (1) 以最短杆的邻边为机架时为曲柄摇杆机构；v (2) 以最短杆为机架时为双曲柄机构；v (3) 以最短杆的对边为机架时为双摇杆机构。复习复习v 【任务实施任务实施】二、铰链四杆机构的基本特点二、铰链四杆机构的基本特点（一）急回特性（一）急回特性 摇杆摆回速度比摆去速度快的性质，称急回特性。（二）传力特性（压力角和传动角）（二）传力特性（压力角和传动角） 通常用压力

18、角和传动角来表示四杆机构的传力性能。从动件受力点的受力方向与受力点的速度方向间所夹的锐角，称为压力角，压力角的余角 ， 称为传动角，如图1-1-18（二）传力特性（压力角和传动角）（二）传力特性（压力角和传动角） 机构运转过程中，压力角和传动 随从动件的位置而变化。压力角愈小，使从动件运动的有效分力越大，机构传动的效率也越高，所以可用压力角的大小判断机构的传力特性。 为了保证机构能正常工作，要限制工作行程的最大压力角 或最小传动角 ，一般设计时应使最小传动角 40。（三）死点位置（三）死点位置 曲柄AB为从动件时，当连杆BC与曲柄AB处于共线位置时，连杆BC与曲柄AB之间的传动角 0，压力角 =90，这时摇杆CD经连杆BC传给从动件曲柄AB的力通过曲柄转动中心A，转动力矩为零，从动件不转，机构停顿，机构所处的这种位置称为死点位置。 （三）死点位置（三）死点位置通过死点位置采取的措施：v1、利用从动件的惯性顺利地通过死点位置。v2、采用错位排列地方式顺利地通过死点位置。任务三任务三 总结总结v （一）铰链四杆机的基本特性铰链四杆机