汽车机械基础项目三
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图3-6 曲柄摇杆机构的死点位置
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图3-7 四缸发动机
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三、铰链四杆机构的判别
在铰链四杆机构中,要使连架杆成为曲柄,必须同时具备以下两个条件: 1)连架杆和机架中必须有一个是最短杆。 2)最短杆和最长杆长度之Βιβλιοθήκη Baidu必须小于或等于其余两杆的长度之和。
根据曲柄存在的条件,铰链四杆机构可分为以下三种情况: 1)以与最短杆相邻的杆为机架时,该机构为曲柄摇杆机构。 2)以最短杆为机架时,该机构为双曲柄机构。 3)以与最短杆相对的杆为机架时,该机构为双摇杆机构。
HJ1
汽车常用机构主要有平面连杆机构和凸轮机构,如发动机曲柄连杆
机构、刮水器控制机构、车门启闭机构、汽车转向机构等,这些机构不 断地传递运动、转换运动形式,保证了汽车各系统的正常运转。
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任务一 平面连杆机构
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知识目标:
1.掌握平面连杆机构的基本组成形式、特点。 2.掌握判别铰链四杆机构类型的方法。
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图3-3 机车车轮联动机构 a)车轮联动机构实物图 b)车轮联动机构运动简图
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(2)反向双曲柄机构 连杆与机架的长度相等,两个曲柄的长度相等但旋
向相反的双曲柄机构为反向双曲柄机构。公交车的车门启闭机构就是
反向双曲柄机构,如图3-4所示。当主动曲柄以逆时针方向从B1点转到B2 点时,通过连杆使从动曲柄以顺时针方向从C1点转到C2点,从而保证了两 扇车门的同时开启和关闭。
如果铰链四杆机构中最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆的长度 之和,则无论以哪一杆件为机架,该机构均为双摇杆机构。
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四、铰链四杆机构的演化
1.曲柄滑块机构 曲柄滑块机构是具有一个曲柄和一个滑块的平面四杆机构,它是 由曲柄摇杆机构演化而来的,也称曲柄连杆机构图3-8所示为该机 构在发动机中的应用。
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汽车发动机的曲柄滑块机构由曲柄摇杆机构演化而来,同样会出 现死点位置,即发动机的上止点和下止点。如图3-7所示的四缸发 动机,为使曲轴越过死点位置而继续转动,可采用以下方法:四个曲 柄滑块机构的死点位置互相错开180°并共同控制曲轴;将飞轮安装 在曲轴上,利用飞轮的惯性带动曲轴转过死点位置,确保曲轴连续 工作。
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图3-8 曲柄滑块机构的应用 a)仿真图 b)机构运动简图
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2.导杆机构
导杆机构是通过改变曲柄滑块机构的机架演化而来的。连架杆中至少有
一个构件作为导杆的平面四杆机构称为导杆机构,如图3-9所示的载货汽车 自动翻转卸料机构采用了导杆机构,杆BC为车架,当液压缸中的活塞向右 上方运动时,带动导杆CA、AB(即车厢)向右摆动,从而使汽车的车厢倾斜 一定角度,完成卸料。
能力目标:
能对汽车发动机曲柄连杆机构进行拆装。
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工作任务
解平面连杆机构的基本组成形式、特点,并通过对汽车发动机曲柄连杆
机构的拆装,进一步掌握判别铰链四杆机构类型的方法。
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相关理论
一、平面连杆机构
平面连杆机构是由若干刚性构件通过转动副或移动副的形式相互连接,并 在同一平面或相互平行平面内运动的机构。其构件的形状多种多样,但从 运动原理来看,均可用等效的杆状构件替代。常用的平面连杆机构是由四 个构件组成的,称为平面四杆机构,其构件数目最少且能转换运动,应用非 常广泛,也是组成多杆机构的基础。平面四杆机构可分为铰链四杆机构和 滑块四杆机构,前者的四个构件都用铰链(转动副)连接,如图3-1所示,后者 由前者演化而来。 平面连杆机构具有压强小、磨损轻、寿命较长,形状简单、易于加工,能进行 多种运动变换等优点;但与高副机构相比,它难以准确实现预期运动,设计计 算复杂。
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(一)铰链四杆机构的基本类型 根据连架杆运动形式的不同,可将铰链四杆机构分为曲柄摇杆机 构、双曲柄机构、双摇杆机构三种基本类型。 1.曲柄摇杆机构
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在铰链四杆机构中,若两连架杆分别为曲柄和摇杆,则该机构称为 曲柄摇杆机构。如图3-2所示的汽车刮水器,曲柄为主动件做回转 运动,摇杆为从动件做往复摆动,利用摇杆的延长部分实现刮水动 作。
图3-2 汽车刮水器 a)刮水器运动简图 b)刮水器实物图 QC3
2.双曲柄机构 在铰链四杆机构中,若两连架杆均为曲柄,则该机构称为双曲柄机 构。根据曲柄长度和旋转方向的不同,双曲柄机构常用的有平行 双曲柄机构和反向双曲柄机构两种。
(1)平行双曲柄机构 连杆与机架的长度相等,两个曲柄的长度相等且旋 向相同的双曲柄机构为平行双曲柄机构,如图3-3所示。
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图3-5 汽车转向机构 a)汽车转向机构运动简图 b)汽车转向机构实物图
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(二)铰链四杆机构的基本特性
铰链四杆机构的基本特性主要有急回特性和死点位置两种。 在曲柄摇杆机构中,当曲柄等速转动时,摇杆来回摆动的平均速度 是不同的,摇杆的这种运动特性称为急回特性。一般应用四杆机 构的急回特性可以节省空回行程的时间,提高效率。 在曲柄摇杆机构中,若摇杆为主动件,曲柄为从动件,当机构处于图 3-6所示的C1AB1和AB2C2两个位置时,连杆与曲柄共线,机构处于死 点位置,这时不论作用于摇杆的力有多大,均不能使曲柄转动。
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图3-1 铰链四杆机构 QC3
二、铰链四杆机构的基本类型和基本特性
铰链四杆机构由机架、连架杆和连杆组成,如图3-1所示,机架AD是机构 中固定不动的杆,连架杆AB与CD是与机架直接连接的杆,连杆BC是与两 连架杆相连的杆。在铰链四杆机构中,连杆通常做平面运动,连架杆AB与 CD绕各自的回转中心A与D转动。其中能做整周回转运动的连架杆称为 曲柄,仅能在一定角度范围内摆动的连架杆称为摇杆。
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图3-4 车门启闭机构 a)车门启闭机构运动简图 b)车门启闭机构实物图
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3.双摇杆机构
在铰链四杆机构中,若两连架杆均为摇杆,则该机构称为双摇杆机
构。目前,大多数汽车的转向机构就是双摇杆机构,如图3-5所示。 采用前轮作为转向轮,两前轮分别与摇杆AB、DC相连,汽车转向 时,尽量使全部车轮绕同一瞬时转向中心O点做圆周运动,从而保 证左、右两轮(或摇杆AB、DC)转过不同的角度。
图3-6 曲柄摇杆机构的死点位置
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图3-7 四缸发动机
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三、铰链四杆机构的判别
在铰链四杆机构中,要使连架杆成为曲柄,必须同时具备以下两个条件: 1)连架杆和机架中必须有一个是最短杆。 2)最短杆和最长杆长度之Βιβλιοθήκη Baidu必须小于或等于其余两杆的长度之和。
根据曲柄存在的条件,铰链四杆机构可分为以下三种情况: 1)以与最短杆相邻的杆为机架时,该机构为曲柄摇杆机构。 2)以最短杆为机架时,该机构为双曲柄机构。 3)以与最短杆相对的杆为机架时,该机构为双摇杆机构。
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汽车常用机构主要有平面连杆机构和凸轮机构,如发动机曲柄连杆
机构、刮水器控制机构、车门启闭机构、汽车转向机构等,这些机构不 断地传递运动、转换运动形式,保证了汽车各系统的正常运转。
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任务一 平面连杆机构
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知识目标:
1.掌握平面连杆机构的基本组成形式、特点。 2.掌握判别铰链四杆机构类型的方法。
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图3-3 机车车轮联动机构 a)车轮联动机构实物图 b)车轮联动机构运动简图
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(2)反向双曲柄机构 连杆与机架的长度相等,两个曲柄的长度相等但旋
向相反的双曲柄机构为反向双曲柄机构。公交车的车门启闭机构就是
反向双曲柄机构,如图3-4所示。当主动曲柄以逆时针方向从B1点转到B2 点时,通过连杆使从动曲柄以顺时针方向从C1点转到C2点,从而保证了两 扇车门的同时开启和关闭。
如果铰链四杆机构中最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆的长度 之和,则无论以哪一杆件为机架,该机构均为双摇杆机构。
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四、铰链四杆机构的演化
1.曲柄滑块机构 曲柄滑块机构是具有一个曲柄和一个滑块的平面四杆机构,它是 由曲柄摇杆机构演化而来的,也称曲柄连杆机构图3-8所示为该机 构在发动机中的应用。
QC3
汽车发动机的曲柄滑块机构由曲柄摇杆机构演化而来,同样会出 现死点位置,即发动机的上止点和下止点。如图3-7所示的四缸发 动机,为使曲轴越过死点位置而继续转动,可采用以下方法:四个曲 柄滑块机构的死点位置互相错开180°并共同控制曲轴;将飞轮安装 在曲轴上,利用飞轮的惯性带动曲轴转过死点位置,确保曲轴连续 工作。
QC3
图3-8 曲柄滑块机构的应用 a)仿真图 b)机构运动简图
QC3
2.导杆机构
导杆机构是通过改变曲柄滑块机构的机架演化而来的。连架杆中至少有
一个构件作为导杆的平面四杆机构称为导杆机构,如图3-9所示的载货汽车 自动翻转卸料机构采用了导杆机构,杆BC为车架,当液压缸中的活塞向右 上方运动时,带动导杆CA、AB(即车厢)向右摆动,从而使汽车的车厢倾斜 一定角度,完成卸料。
能力目标:
能对汽车发动机曲柄连杆机构进行拆装。
QC3
工作任务
解平面连杆机构的基本组成形式、特点,并通过对汽车发动机曲柄连杆
机构的拆装,进一步掌握判别铰链四杆机构类型的方法。
QC3
相关理论
一、平面连杆机构
平面连杆机构是由若干刚性构件通过转动副或移动副的形式相互连接,并 在同一平面或相互平行平面内运动的机构。其构件的形状多种多样,但从 运动原理来看,均可用等效的杆状构件替代。常用的平面连杆机构是由四 个构件组成的,称为平面四杆机构,其构件数目最少且能转换运动,应用非 常广泛,也是组成多杆机构的基础。平面四杆机构可分为铰链四杆机构和 滑块四杆机构,前者的四个构件都用铰链(转动副)连接,如图3-1所示,后者 由前者演化而来。 平面连杆机构具有压强小、磨损轻、寿命较长,形状简单、易于加工,能进行 多种运动变换等优点;但与高副机构相比,它难以准确实现预期运动,设计计 算复杂。
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(一)铰链四杆机构的基本类型 根据连架杆运动形式的不同,可将铰链四杆机构分为曲柄摇杆机 构、双曲柄机构、双摇杆机构三种基本类型。 1.曲柄摇杆机构
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在铰链四杆机构中,若两连架杆分别为曲柄和摇杆,则该机构称为 曲柄摇杆机构。如图3-2所示的汽车刮水器,曲柄为主动件做回转 运动,摇杆为从动件做往复摆动,利用摇杆的延长部分实现刮水动 作。
图3-2 汽车刮水器 a)刮水器运动简图 b)刮水器实物图 QC3
2.双曲柄机构 在铰链四杆机构中,若两连架杆均为曲柄,则该机构称为双曲柄机 构。根据曲柄长度和旋转方向的不同,双曲柄机构常用的有平行 双曲柄机构和反向双曲柄机构两种。
(1)平行双曲柄机构 连杆与机架的长度相等,两个曲柄的长度相等且旋 向相同的双曲柄机构为平行双曲柄机构,如图3-3所示。
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图3-5 汽车转向机构 a)汽车转向机构运动简图 b)汽车转向机构实物图
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(二)铰链四杆机构的基本特性
铰链四杆机构的基本特性主要有急回特性和死点位置两种。 在曲柄摇杆机构中,当曲柄等速转动时,摇杆来回摆动的平均速度 是不同的,摇杆的这种运动特性称为急回特性。一般应用四杆机 构的急回特性可以节省空回行程的时间,提高效率。 在曲柄摇杆机构中,若摇杆为主动件,曲柄为从动件,当机构处于图 3-6所示的C1AB1和AB2C2两个位置时,连杆与曲柄共线,机构处于死 点位置,这时不论作用于摇杆的力有多大,均不能使曲柄转动。
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图3-1 铰链四杆机构 QC3
二、铰链四杆机构的基本类型和基本特性
铰链四杆机构由机架、连架杆和连杆组成,如图3-1所示,机架AD是机构 中固定不动的杆,连架杆AB与CD是与机架直接连接的杆,连杆BC是与两 连架杆相连的杆。在铰链四杆机构中,连杆通常做平面运动,连架杆AB与 CD绕各自的回转中心A与D转动。其中能做整周回转运动的连架杆称为 曲柄,仅能在一定角度范围内摆动的连架杆称为摇杆。
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图3-4 车门启闭机构 a)车门启闭机构运动简图 b)车门启闭机构实物图
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3.双摇杆机构
在铰链四杆机构中,若两连架杆均为摇杆,则该机构称为双摇杆机
构。目前,大多数汽车的转向机构就是双摇杆机构,如图3-5所示。 采用前轮作为转向轮,两前轮分别与摇杆AB、DC相连,汽车转向 时,尽量使全部车轮绕同一瞬时转向中心O点做圆周运动,从而保 证左、右两轮(或摇杆AB、DC)转过不同的角度。