模块一、汽车机械基础简介

汽车机械基础引言机械及其相关概念的识别§1平面机构的自由度计算

§2一、机械1、定义：是人类在利用和转变机械能进行生产时所使用的工具。

项目一、机械及其相关概念的识别2、作用：（1）减轻体力劳动（2）提高生产效率（3）提高产品质量（4）便于大规模生产3、特征：（1）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相对运动；（3）能实现能量转换或完成有用的机械功。二、机器的组成

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；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、性能和用途各不相同，但从机器的组成分析，又有其共同点。图1-1牛头刨床的传动系统图图1-2单缸四冲程内燃机1、机器

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。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，只在某些特定类型的机器中才使用的零件，称为专用零件。

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。动力机器用来实现其他形式的能量与机械能间的转换，工作机器用来做机械功或搬动物品，即变换物料，信息机器用来获取或变换信息，现代机器一般由动力装置、传动装置、执行装置和控制装置四个部分组成。此外，还有必要的辅助装置。1）动力装置

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。现代机器大多采用电动机，而内燃机主要用于运输机械、工程机械和农业机械。2）传动装置

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。其中，机械传动应用最多。3）执行装置

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，船舶的螺旋桨，带式输送机的输送带等。4）控制及辅助装置

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、冷却装置等。2、机构

由若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，某些零件需刚性联结成一个整体，成为机器中运动的基本单元体。知识扩展----汽车结构分析汽车的基本结构发动机底盘车身电气设备一、发动机的结构认识作用：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。构成曲柄连杆机构配气机构燃料供给系点火系润滑系冷却系起动系曲柄连杆机构配气机构两大机构五大系统作用：形成汽车的整体造型,接受发动机传来的动力，使汽车产生运动，并保证汽车按照驾驶员的操纵正常行驶。

组成传动系行驶系转向系制动系二、底盘的结构认识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。良好的形状：空气动力学性能，减少阻力美观的造型：符合人们的审美观点三、车身的认识由电源组、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等，显著地提高了汽车的性能。四、电气设备的认识项目二平面机构的自由度计算一、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。

任务一运动副认识1、组成：①机架——机构中的固定构件称为机架，它的作用是支撑运动构件；②主动件——由外界给定运动规律的构件称为主动件，一般主动件与机架相连；③从动件——除主动件以外的全部活动构件称为从动件。

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，本章只讨论平面机构。2、分类二、运动副1、运动副的概念两构件之间既直接接触，并能产生一定相对运动的联接方式称为运动副。图2-1运动副2、运动副的分类

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。1）低副两构件通过面接触组成的运动副称为低副。

①

转动副②移动副2）高副两构件以点、线的形式相接触而组成的运动副称为高副。①齿轮副②凸轮副3、机构运动简图的符号1）构件的表示方法轴、杆、连杆通常用一根直线表示，两端画出运动副的符号，如图2-2(a)所示；若构件固联在一起，则涂以焊缝记号。图2-2构件的表示2）运动副的表示方法

两个构件组成的转动副和移动副的表示方法分别如图2-3(a)、(b)所示。图2-3低副的表示方法图2-4高副的表示方法

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、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复杂机器的传动原理，可以进行机构的运动和动力分析。三、平面机构运动简图下述步骤进行:（1）分析机构的结构和运动情况（2）确定构件、运动副的类型数目（3）选择视图平面（4）选定适当的比例尺l，绘制机构运动简图1、自由度与约束条件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称为约束，自由度减少的个数等于约束的数目。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，减少两个自由度。任务二平面机构的自由度计算

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；每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。2、平面机构的自由度的计算

n个活动构件：自由度为3nPL个低副：限制2PL个自由度

PH个高副：限制PH个自由度因此，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由度数之差，该差值称为机构的自由度，并以F表示，

F=3n-2PL-PHCBDA例1计算图2-5机构的自由度F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=13、注意事项1）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K个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应为（K-1）个

图2-6复合铰链例2试计算图2-7所示振动式输送机的自由度。2）局部自由度

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。在计算机构自由度时应将局部自由度除去不计。图2-8凸轮机构3）虚约束

重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。①两构件构成多个导路平行的移动副②两构件组成多个轴线互相重合的转动副③机构中存在对传递运动不起独立作用的对称部分④轨迹重合：在机构中，若被联接到机构上的构件，在联接点处的运动轨迹与机构上的该点的运动轨迹重合时，该联接引入的约束是虚约束。虚约束作用：对机构的运动无关，但可以改善机构的受力情况，增强机构工作的稳定性4）平面机构具有确定相对运动的条件

机构要能运动，它的自由度必须大于零。机构的自由度表明机构具有的独立运动数。