汽车常用机构
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汽车机械基础课件 学习领域3—汽车常用机构
C1
C2
1A
B2
2
B1
摆动导杆机构：
B1
1
A
2
B2
C
§3.4 四杆机构的基本性质
二、压力角和传动角：
Pn
P
B
C
vc Pt
C2
min
C1
max
A B2
D B1
1、压力角α
从动件上某点的受力方向与 从动件上该点速度方向的所夹 的锐角。
Pt P cos Pn P sin
§3.4 四杆机构的基本性质
§3.3 平面连杆机构
溜冰鞋刹车机构
§3.3 平面连杆机构
汽车转向机构
§3.3 平面连杆机构
电动雨刮器机构
§3.3 平面连杆机构
平面连杆机构：用低副连接而成的平面机构。
优点：
缺点：
1、能实现多种运动形式。如： 1、较长运动链，有较大
转动，摆动，移动，平面运动
积累误差，降低机械效率。
2、承载能力大；便于润滑，寿 命长 3、几何形状简单——便于加工， 成本低。
1.平面四杆机构有曲柄的条件：
a+d≤b+c
(1)
b<c+d-a即a+b≤c+d
(2)
c<b+d-a即a+c≤b+d
(3)
(1)+(2)得2a+b+d≤2c+b+d即a≤c
(1)+(3)得 a≤b;
(2)+(3)得 a≤d
两构件作整周相对转动的条件：(整转副存在的条件)
（1）此两构件中必有一构件为运动链中的最短构件。 （2）最短构件与最长构件的长度之和小于等于其它两构 件长度之和。（杆长之和的条件）
汽车机械基础-第四章
2.计算公式 F = 3n - 2Pl - Ph n：机构中活动构件数； Ph ：机构中高副数； 计算实例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0
F = 3n - 2Pl - Ph
=3×3 - 2Pl - Ph =3×3 - 2×4 - 0
=1
Pl ：机构中低副数； F ：机构的自由度数；
❖计算实例
——第四章 机构的组成及汽车常用机构
本章内容
一、机构的组成与运动简图 二、汽车常用四杆机构 三、凸轮机构 四、螺旋机构
第一节 机构的组成与运动简图
第一节 机构的组成与运动简图
一、 机构的组成及相关概念
机械：机械和机构的统称 零件：制造单元体 构件：运动单元体
构件可由一个或 几个零件组成。
第一节ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机构的组成与运动简图
图4-5a是几种二运动副构件（指一个构件上有两个运动副）的示例， 图4-5b是几种三运动副构件（指一个构件上有三个运动副）的示例。 图4-5的部分图形中，在线条交接的内角涂以形如“◢、◣、◤、◥”的 焊缝 标记，或在一个封闭的图形内画上斜向“剖面线”，这是表示同一构件的两 种符号。
图4-5 运动简图中构件的表示方法 a) 二运动副构件示例 b) 三运动副构件示例
机器 能代替或减
轻人的劳动、能完 成有用机械功的机 构与构件的组合。
活塞2 顶杆8 连杆5
曲轴6
排气阀4 气缸体1
齿轮9
凸轮7
二、运动副及其分类
运动副： 构件和构件之间既要相互连接（接触）在一起，又要有 相对运动。而两构件之间这种可动的连接（接触）就称 为运动副。
例如，轴与轴承的联接、活塞与汽缸的联接、两啮合齿轮的联接等。 平面运动副 分平面低副和平面高副两种基本类型。 空间运动副 常见的有螺旋副和球面副。
汽车机械基础 第13讲 汽车常用机构-机构常识
由此可见，人是机器的制造者、使用者，当然不 是机器。毫无疑问，人是一种生物，而生物是“自然 界中由活物质构成并具有生长、发育、繁殖等能力的 物体。”生物能通过新陈代谢作用跟周围环境进行物 质交换，生物具有应激性、遗传与变异等特性，而这 些都是机器所没有的。可以说，机器的工作，完全听 令于人类的指挥，所以机器不是生物。这样看来仅从 “生物”这一概念上就可以划清“人”和“机器”的 界限。人不是机器。
实用机构定义-按预定形式传递运动的构件 组合系统。
在一般情况，为了传递运动和力，机构各构 件间应具有确定的相对运动。
机构分类
(1)平面机构：各构件在同一平面或相 互平行的平面内运动的机构。
(2)空间机构：不满足平面机构条件的机 构。
机构实例
削铅笔器、照相机快门、折叠 椅、可调台灯、电风扇、雨伞骨架、 食物搅拌器、汽车变速器等。
《汽车机械基础》 第13讲 汽车常用机构
机构常识
一、机器的组成
机器是执行机械运动、 用来变 换或传递能？
教材中对机器的定义是:“机器是执行机械运动、 用来变换或传递能量、物料、信息的装置。”而人也 可执行机械运动变换或传递能量、物料和信息。
《现代汉语词典》上对机器的定义是：“由零件装 成，能运转、能变换能量或产生有用功的装置。机器 可以作为生产工具，能减轻人的劳动强度，提高生产 效率。”而对人的定义是：“能制造工具并使用工具 进行劳动的高等动物。”
之外还包含电气、液压等其他装置,具有变换 或传递能量、物料、信息的功能。
4.机械
机器与机构的总称
5．零件(parts)
组成机械的各个制造单元，如螺钉、螺母、 轴等。
6．构件(links) 组成机械的各个运动单元（可以是单独加 工的单元体，如车床的主轴；也可是多个 零件的组合体，如连杆）。
汽车常用机构与传动ppt课件
t1 > t2 V2 > V1
摇杆在回程运动速度较大的这种 运动特性称为急回特性。
4、行程速比系数
摇杆摆回速度V2与摆去速度V1的比值。
K
v2 v1
t1 t2
φ1 φ2
180 180
θ θ
已知K时，
θ 180 K 1 K 1
θ > 0，K > 1，机构具有急回特性。
K越大，急回作用越明显。
θ = 0, K=1, 机构不具有急回特性。
A
D
C
B
飞机起落架
急
基本概念
回 （以曲柄摇杆机构为例）
特
性
具有急回特性 的四杆机构
1、摆角ψ 2、极位夹角θ 3、急回特性 4、行程速比系数
曲柄摇杆机构 曲柄滑块机构
摆动导杆机构
1、摆角ψ
设曲柄AB为原动件，摇杆CD为从动件。在曲柄回转 一周的过程中，曲柄与连杆BC有两次共线，此时摇杆CD 分别处于左、右两极线位置C1D和C2D的夹角。
（２）滚动螺旋传动机构 摩擦性质为滚动摩擦。滚动螺旋传动是在具有圆弧形螺旋槽的螺杆 和螺母之间连续装填若干滚动体（多用钢球），当传动工作时，滚 动体沿螺纹滚道滚动并形成循环
2、当机构中最短构件长度lmin与最长构件长度lmax之和大于或等于其余 两构件l´、l˝之和，即：
lmin lmax l l
则不论取哪一构件为机架，均无曲柄存在，为双摇杆机构。
四、平面四杆机构的演化（滑块四杆机构）；
1.演化方式（一个转动副转化为移动副）
2.类型
对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构
v
h 2 0
sin
0
a
2 h 2 0
2汽车常见四杆机构
曲柄滑块机构演化为具有两个移动副的四杆机 构，称为双滑块机构。
在图示的曲柄滑块机构中，将转动副B扩大，则 图a所示的曲柄滑块机构，可等效为图b所示的机构。
将圆弧槽mm的半径逐渐增至无穷大，则图2b 所示机构就演化为图示的机构。此时连杆2转化为沿 直线mm移动的滑块2；转动副c则变成为移动副，滑 块3转化为移动导杆。
其连架杆2和4均为曲柄 C
B
A
a
D
（3）最短杆的对边（杆3）为机架 （最短杆为连杆）
C
2
r
B
3
1
o
A
4
D
两连架杆2和4都不能整周转动
故图所示为双摇杆机构。
铰链四杆机构存在曲柄的必要条件
最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余两杆长 度之和。
满足这个条件的机构究竟有一个曲柄、两个曲柄 或没有曲柄，还需根据取何杆为机架来判断。
max＝900时，＝0 →Ft=F 太小易自锁， 限制min，以 保证机构正常工作。
3)最小传动角的位置
曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。
F Ft vC
3)最小传动角的位置 曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。
平面四杆机构的最小传动角位置：
3．死点
在曲柄摇杆机构，如以摇杆3 为原动件，而曲 柄1 为从动件，连杆2与曲柄1共线，这种位置称为死 点。机构处于压力角=90（传力角=0）的位置时， 驱动力的有效力为0。此力对A点不产生力矩，因此 不能使曲柄转动。
➢死点
B
2
C
1
5
A
3
N
P D
利用死点夹紧工件的夹具
•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。21. 1.1821. 1.18Mo nday , January 18, 2021
在图示的曲柄滑块机构中，将转动副B扩大，则 图a所示的曲柄滑块机构，可等效为图b所示的机构。
将圆弧槽mm的半径逐渐增至无穷大，则图2b 所示机构就演化为图示的机构。此时连杆2转化为沿 直线mm移动的滑块2；转动副c则变成为移动副，滑 块3转化为移动导杆。
其连架杆2和4均为曲柄 C
B
A
a
D
（3）最短杆的对边（杆3）为机架 （最短杆为连杆）
C
2
r
B
3
1
o
A
4
D
两连架杆2和4都不能整周转动
故图所示为双摇杆机构。
铰链四杆机构存在曲柄的必要条件
最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余两杆长 度之和。
满足这个条件的机构究竟有一个曲柄、两个曲柄 或没有曲柄，还需根据取何杆为机架来判断。
max＝900时，＝0 →Ft=F 太小易自锁， 限制min，以 保证机构正常工作。
3)最小传动角的位置
曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。
F Ft vC
3)最小传动角的位置 曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。
平面四杆机构的最小传动角位置：
3．死点
在曲柄摇杆机构，如以摇杆3 为原动件，而曲 柄1 为从动件，连杆2与曲柄1共线，这种位置称为死 点。机构处于压力角=90（传力角=0）的位置时， 驱动力的有效力为0。此力对A点不产生力矩，因此 不能使曲柄转动。
➢死点
B
2
C
1
5
A
3
N
P D
利用死点夹紧工件的夹具
•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。21. 1.1821. 1.18Mo nday , January 18, 2021
汽车机械基础一体化教程 模块三 汽车常用机构
此机构中有2 个构件，1 个转动副、1 个移 动副、1 中，有些重复出现的，对机构运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。 在计算机构的自由度时，不应计算虚约束。虚约束经常出现在以下场合：
1）两构件连接点的运动轨迹互相重合。图3-1-10a 中，由于EF 平行且等于AB 和CD， 杆5 上的E 点与杆3 上的E 点重合，EF 杆存在与否都不影响整个机构的运动。由此可 判定EF 杆引入的为虚约束，计算时应去掉，如图3-1-10b 所示。
F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1
平面连杆机构
2）当两构件组成多个移动副，且其导路互相平行或重合时，则只有一个移动副起约 束作用，其余都是虚约束，如图3-1-11 所示。
平面连杆机构
①若机构中两活动构件上某两点的距离始终保持不变，此时若用带两个转动副的构 件来连接这两个点，则将会引入一个虚约束，如图3-1-12 所示。
• 铰链四杆机构的演化 • 平面四杆机构的特性 • 凸轮机构
铰链四杆机构
学习目标
1. 能叙述铰链连杆机构定义。 2. 能掌握铰链四杆机构的分类。 3. 能根据杆长判断铰链四杆机构的种类。 4. 能探究分析汽车刮水器应用的四杆机构类型。 5. 能探究分析汽车转向器应用的四杆机构类型。
铰链四杆机构
一、铰链四杆机构
平面连杆机构
计算图3-1-4 和图3-1-5 所示机构的自由度。
四杆机构的自由度： F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1
五杆机构的自由度： F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-0=2
平面连杆机构
2. 平面机构具有确定相对运动的条件
1）机构自由度大于0。 2）机构原动件数目等于机构自由度数目。 若自由度小于或等于0，则会出现机构被卡死，无法运动，不能称之为机 构。
1）两构件连接点的运动轨迹互相重合。图3-1-10a 中，由于EF 平行且等于AB 和CD， 杆5 上的E 点与杆3 上的E 点重合，EF 杆存在与否都不影响整个机构的运动。由此可 判定EF 杆引入的为虚约束，计算时应去掉，如图3-1-10b 所示。
F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1
平面连杆机构
2）当两构件组成多个移动副，且其导路互相平行或重合时，则只有一个移动副起约 束作用，其余都是虚约束，如图3-1-11 所示。
平面连杆机构
①若机构中两活动构件上某两点的距离始终保持不变，此时若用带两个转动副的构 件来连接这两个点，则将会引入一个虚约束，如图3-1-12 所示。
• 铰链四杆机构的演化 • 平面四杆机构的特性 • 凸轮机构
铰链四杆机构
学习目标
1. 能叙述铰链连杆机构定义。 2. 能掌握铰链四杆机构的分类。 3. 能根据杆长判断铰链四杆机构的种类。 4. 能探究分析汽车刮水器应用的四杆机构类型。 5. 能探究分析汽车转向器应用的四杆机构类型。
铰链四杆机构
一、铰链四杆机构
平面连杆机构
计算图3-1-4 和图3-1-5 所示机构的自由度。
四杆机构的自由度： F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1
五杆机构的自由度： F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-0=2
平面连杆机构
2. 平面机构具有确定相对运动的条件
1）机构自由度大于0。 2）机构原动件数目等于机构自由度数目。 若自由度小于或等于0，则会出现机构被卡死，无法运动，不能称之为机 构。
《汽车机械基础》第二章 常用机构
从动件运动规律，反映的是从动件位移或角位移与凸轮转角 之间的函数关系，这种函数关系可以用线图表示，也可以用运 动方程表示，还可以用表格表示。
（1）等速运动规律
（2）等加速等减速运动规律
（3）简谐运动规律
四、凸轮轮廓设计
1.反转法原理
凸轮机构工作时，通常凸轮是运动的。用图解法绘制凸轮 轮廓曲线时，却需要凸轮与图面相对静止。
一、 概述
凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。从动 件与凸轮轮廓为高副接触。
凸轮机构的优点为：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件 得到所需的运动规律，并且结构简单、紧凑、设计方便。
它的缺点是：凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易于 磨损，高精度凸轮机构制造也比较困难。
二、 凸轮机构的分类
（1）按其用途可分为：
①传力螺旋 ②传动螺旋 ③调整螺旋
（2）按摩擦性质可分为
①滑动螺旋：螺旋副作相对运动时产生滑动摩擦的螺旋。 ②滚动螺旋：螺旋副作相对运动时产生滚动摩擦的螺旋。 ③静压螺旋：将静压原理应用于螺旋传动中。
二、滑动螺旋机构
滑动螺旋结构比较简单，螺母和螺杆的啮合是连续的，工 作平稳，易于自锁，这对起重设备，调节装置等很有意义。 但螺纹之间摩擦大、磨损大、效率低（一般在0.25～0.70之 间，自锁时效率小于50%）；
一、 棘轮机构
1．工作原理：
2．棘轮机构的分类：
3．棘轮机构的特点与应用
棘轮机构结构简单、易于制造、运动可靠，改变棘轮转 角方便(如改变摇杆的摆角)，可实现“超越运动’’(原动件 不动而从动件继续运动的现象叫超越运动)。但棘轮机构工作 时存在较大的冲击与噪声，运动精度不高，所以常用在传力 不大、转速不高的场合下以实现步进运动、分度、超越运动 和制动等要求。
（1）等速运动规律
（2）等加速等减速运动规律
（3）简谐运动规律
四、凸轮轮廓设计
1.反转法原理
凸轮机构工作时，通常凸轮是运动的。用图解法绘制凸轮 轮廓曲线时，却需要凸轮与图面相对静止。
一、 概述
凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。从动 件与凸轮轮廓为高副接触。
凸轮机构的优点为：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件 得到所需的运动规律，并且结构简单、紧凑、设计方便。
它的缺点是：凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易于 磨损，高精度凸轮机构制造也比较困难。
二、 凸轮机构的分类
（1）按其用途可分为：
①传力螺旋 ②传动螺旋 ③调整螺旋
（2）按摩擦性质可分为
①滑动螺旋：螺旋副作相对运动时产生滑动摩擦的螺旋。 ②滚动螺旋：螺旋副作相对运动时产生滚动摩擦的螺旋。 ③静压螺旋：将静压原理应用于螺旋传动中。
二、滑动螺旋机构
滑动螺旋结构比较简单，螺母和螺杆的啮合是连续的，工 作平稳，易于自锁，这对起重设备，调节装置等很有意义。 但螺纹之间摩擦大、磨损大、效率低（一般在0.25～0.70之 间，自锁时效率小于50%）；
一、 棘轮机构
1．工作原理：
2．棘轮机构的分类：
3．棘轮机构的特点与应用
棘轮机构结构简单、易于制造、运动可靠，改变棘轮转 角方便(如改变摇杆的摆角)，可实现“超越运动’’(原动件 不动而从动件继续运动的现象叫超越运动)。但棘轮机构工作 时存在较大的冲击与噪声，运动精度不高，所以常用在传力 不大、转速不高的场合下以实现步进运动、分度、超越运动 和制动等要求。
汽车机械基础第六节常用机构
第六节常用机构6.1 平面连杆机构平面四杆机构是平面机构的基础，按其构件的运动形式不同，可分为铰链四杆机构和滑块四杆机构两大类，前者是平面四杆机构的基本形式，后者由前者衍生而成。
一、铰链四杆机构的基本形式及应用铰链四杆机构是指联接构件间，都是作回转运动的平面四杆机构。
如图3-64所示。
图3-64 平面四杆机构按两连架杆是曲柄还是摇杆的不同，可将铰链四杆机构分为以下三种形式。
1．曲柄摇杆机构两连架杆中一个为曲柄另一个为摇杆的铰链四杆机构，称为曲柄摇杆机构。
曲柄摇杆机构主要用以实现将曲柄的匀速转动变成摇杆的摆动，如图3-65所示的雷达天线俯仰角调整机构；或是将摇杆的往复摆动变成曲柄的整周转动，如图3-66所示的缝纫机脚踏板机构。
图3-65雷达天线俯仰角调整机构图3-66缝纫机脚踏板机构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。
双曲柄机构中，通常主动曲柄作匀速转动，从动曲柄作同向变速转动。
如图3-67所示的惯性筛机构，当曲柄AB作匀速转动时，曲柄CD作变速转动，通过构件CF使筛子产生变速直线运动，筛子内的物料因惯性而来回抖动，从而达到筛选的目的。
图3-67 惯性筛机构在双曲柄机构中，若相对的两杆长度分别相等，则称为平行四边形机构。
它有如图3-68a 所示的正平行双曲柄机构和如图3-68b所示的反平行双曲柄机构两种形式。
前者的运动特点是两曲柄的转向相同且角速度相等，连杆作平动；后者的运动特点是两曲柄的转向相反且角速度不等。
图3-68 平行双曲柄机构图3-69所示的机车驱动轮联动机构是正平行双曲柄机构的应用实例。
图3-70所示为车门启闭机构，是反平行双曲柄机构的一个应用，它使两扇车门朝相反的方向转动，从而保证两扇门能同时开启或关闭。
在正平行双曲柄机构中，当各构件共线时，可能出现从动曲柄与主动曲柄转向相反的现象，即运动不梯形；当汽车转弯时，两摇杆摆过不同的角度，使两前轮转动轴线汇交于后轮轴线上的O点，以确保车辆转弯的每一瞬时，四个轮子与地面之间均绕O点作纯滚动。
常用机构汽车机械基础教案
常用机构汽车机械基础教案一、教学目标：1. 了解汽车机械基础知识，掌握常用机构的原理和应用。
2. 培养学生对汽车机械的兴趣和认识，提高动手实践能力。
3. 培养学生团队合作精神，提高分析和解决问题的能力。
二、教学内容：1. 汽车机械概述汽车的定义和发展历程汽车机械系统的组成和功能2. 常用机构介绍传动机构：齿轮、链传动、皮带传动运动机构：连杆、凸轮、曲柄摇杆机构调节机构：液压制动系统、悬挂系统3. 机构分析与设计机构分析的方法和步骤机构设计的考虑因素和原则4. 汽车机械实例分析发动机：内燃机、电动机变速器：手动变速器、自动变速器驱动系统：前驱、后驱、四驱5. 动手实践参观汽车维修店或实验室观察和分析实车机构的运作制作简单的机构模型三、教学方法：1. 讲授法：讲解汽车机械的基本概念、原理和常用机构。
2. 案例分析法：分析实际汽车机械实例，加深对机构应用的理解。
3. 实践操作法：组织学生参观和动手实践，提高实际操作能力。
4. 小组讨论法：分组讨论问题，培养团队合作和沟通能力。
四、教学评价：1. 课堂问答：检查学生对汽车机械基础知识和常用机构的掌握。
2. 小组报告：评估学生在小组讨论中的表现和分析解决问题的能力。
3. 实践报告：评价学生在动手实践中的操作技能和创新能力。
五、教学资源：1. 教材：选用合适的汽车机械基础教材，提供理论知识支持。
2. 课件：制作多媒体课件，辅助讲解和展示图片、视频等资源。
3. 实验室设备：提供汽车机械实验设备，方便学生动手实践。
4. 网络资源：利用互联网查找相关资料，丰富教学内容和案例。
六、教学步骤：1. 导入新课：通过展示汽车发展历程的图片，引起学生兴趣，引出汽车机械概述的内容。
2. 讲解汽车机械系统的组成和功能，让学生了解汽车机械的基本知识。
3. 介绍常用机构，如传动机构、运动机构和调节机构，并讲解其原理和应用。
4. 通过实例分析，让学生了解汽车机械实例的结构和工作原理。
写出汽车常用的机构及其应用
汽车中常用的机构包括：
1. 曲柄连杆机构：用于将活塞的往复运动转化为旋转运动，驱动汽车的车轮。
2. 配气机构：用于控制发动机的进气和排气，保证燃烧过程的正常进行。
3. 传动机构：用于将发动机的动力传递到车轮，实现汽车的行驶。
4. 转向机构：用于控制汽车的行驶方向。
5. 制动机构：用于使汽车减速或停止。
6. 悬挂机构：用于缓冲和减少路面冲击，提高汽车的行驶舒适性和稳定性。
这些机构在汽车的设计和制造中起着重要的作用，它们的性能和可靠性直接影响着汽车的性能和安全性。
汽车机械基础-常用机构
图b所示为飞机起落架处于放下机轮的位置， 地面反力作用于机轮上使AB件为主动件，从 动件CD与连杆BC成一直线，机构处于止点， 只要用很小的锁紧力作用于CD杆即可有效
地保持着支撑状态。当飞机升空离地要收起 机轮时，只要用较小力量推动CD，因主动 件改为CD破坏了止点位置而轻易地收起机轮。
4.1 平面连杆机构
模块四常用机构
4.1
平面连杆机构
4.2
凸轮机构
4.1 平面连杆机构
平面连杆机构是由若干个刚性构件通过转动副或移动副连接而成 的机构，也称平面低副机构，组成平面连杆机构各构件的相对运动 均在同一平面或相互平行的平面内。
4.1 平面连杆机构
平面连杆机构的主要优点 ：
（1）各构件之间的运动副元素均为面接触，故这类运动中单位面积上的压力较 小，承受载荷大。 （2）润滑条件好，磨损较轻。 （3）结构简单、易于加工，能保证较高的制造精度。 （4）能方便地实现转动、摆动、移动等基本运动形式，以及相互之间的转换。 （5）能实现一些较复杂的平面规律，从而获得多种运动轨迹，以满足不同工作 的要求。
1—ห้องสมุดไป่ตู้轮 2—导筒 3—气门
4.2 凸轮机构
一、凸轮机构概述 1. 凸轮机构的组成与特点
凸轮机构主要由凸轮、从动杆、机架3个部分组成
凸轮为主动件，做定轴等速运动
从动件按一定规律做往复移动或摆动
特点：
（1）凸轮机构结构简单、紧凑，只需改变凸轮的外廓形状，就可改变从 动件的运动规律，容易实现复杂运动的要求。 （2）凸轮外廓与从动件是点接触或线接触，易磨损，多用在传递动力不 大的场合； （3）凸轮机构可以高速启动，动作准确可靠。
K=
4.1 平面连杆机构
三、平面四杆机构的性质 2.压力角和传动角
汽车机械基础-机构组成及汽车常用机构
④轨迹重合（分析：活动构件n=7，7个转动副和两个移动副，一个高副）
解： F=3×7-2×9-1=2此机构的自由度为2，有两个原动件。
2
3
5
1 6
8 7
4
9
6.2 平面连杆机构
平面连杆机构是由若干构件以低副联接而成的机构，也称 为平面低副机构。
特点：全低副（面接触），压强低，利于润滑，故 磨损小、传载大、寿命长；易加工，精度高，制造成 本低等。
4.机构中构件的分类及组成
组成机构的构件,根据运动副性质可分为三类: (1)机架:机构中固定于参考系的构件。 (2)主动件(原动件）：机构中输入运动或动力的构 件。 (3)从动件：机构中除主动件以外，随着主动件的 运动而运动的其余可动构件。 机构可由机架、原动件及所有的从动件系统所组 成。
三、机构具有确定运动的条件
1.平面机构的自由度 平面机构的自由度应为全部活动构件在自由状态时 自由度总数与全部运动副引入的约束总数之差。 F：平面运动机构的自由度数 n: 表示机构的活动构件数 PL：机构中共有低副的个数
PH：机构中共有高副的个数
平面机构自由度的计算公式：F=3n-2PL-PH
P181例11.1
2.平面机构具有确定的相对运动的条件 机构的自由度数目表明机构具有的独立运动的数目。 机构要运动，其自由度必须大于零。 机构中每个主动构件相对于机架只有一个独立运动。 因此，机构具有确定的相对运动的必要条件是机构 的自由度F>0，并且主动构件数与机构的自由度数 相等。 P181例11.13
构件在同一平面或在相互平行的平面内 运动的机构，称为平面机构。
二、运动副及其分类
1.构件的自由度、约束与运动副 构件是机构中具有相对运动的单元体，是组成机构的 主要要素之一。 自由度：构件可能出现的独立运动。 约束：对物体运动的限制。 机构中的构件由于相互联接，其独立运动受到约束。 因此，必然失去一些自由度，但又保留一些自由度。
解： F=3×7-2×9-1=2此机构的自由度为2，有两个原动件。
2
3
5
1 6
8 7
4
9
6.2 平面连杆机构
平面连杆机构是由若干构件以低副联接而成的机构，也称 为平面低副机构。
特点：全低副（面接触），压强低，利于润滑，故 磨损小、传载大、寿命长；易加工，精度高，制造成 本低等。
4.机构中构件的分类及组成
组成机构的构件,根据运动副性质可分为三类: (1)机架:机构中固定于参考系的构件。 (2)主动件(原动件）：机构中输入运动或动力的构 件。 (3)从动件：机构中除主动件以外，随着主动件的 运动而运动的其余可动构件。 机构可由机架、原动件及所有的从动件系统所组 成。
三、机构具有确定运动的条件
1.平面机构的自由度 平面机构的自由度应为全部活动构件在自由状态时 自由度总数与全部运动副引入的约束总数之差。 F：平面运动机构的自由度数 n: 表示机构的活动构件数 PL：机构中共有低副的个数
PH：机构中共有高副的个数
平面机构自由度的计算公式：F=3n-2PL-PH
P181例11.1
2.平面机构具有确定的相对运动的条件 机构的自由度数目表明机构具有的独立运动的数目。 机构要运动，其自由度必须大于零。 机构中每个主动构件相对于机架只有一个独立运动。 因此，机构具有确定的相对运动的必要条件是机构 的自由度F>0，并且主动构件数与机构的自由度数 相等。 P181例11.13
构件在同一平面或在相互平行的平面内 运动的机构，称为平面机构。
二、运动副及其分类
1.构件的自由度、约束与运动副 构件是机构中具有相对运动的单元体，是组成机构的 主要要素之一。 自由度：构件可能出现的独立运动。 约束：对物体运动的限制。 机构中的构件由于相互联接，其独立运动受到约束。 因此，必然失去一些自由度，但又保留一些自由度。
汽车机械基础汽车常用机构课件
【学习目标】
（1）了解平面机构的组成。 （2）掌握零件和构件的特点。 （3）掌握运动副的形式和符号。 （4）掌握机构中构件的分类。 （5）具备计算简单机构自由度的能力。 （6）具有绘制内燃机机构运动简图的能力。
1.1.1 机构简介
在日常生活和工作中所接触到的洗衣机、电冰箱、缝纫 机、汽车、机器人和起重机等都是机器。机器种类繁多，其 结构、功能各异，但从机器的组成来分析，它们有共同之处：
构要实现预期的运动传递和转换，必须使其运动具有可 能性和确定性。无相对运动的构件组合或无规则乱动的 运动链都不能实现预期的运动传递和变换。将运动链的 一个构件固定为机架，当运动链中一个或几个主动件位 置确定时，其他从动件的位置也随之确定，则称机构具 有确定的相对运动。那么究竟取一个还是几个构件做主 动件，取决于机构的自由度。机构的自由度就是机构具 有的独立运动的数目。因此，平面机构具有确定运动的 充分必要条件为：机构的自由度大于0，且机构的主动 件数目等于机构的自由度。
F 3n 2 pL pH （1-1）
式中,F为运动链的自由度；N为活动构件的数目；PL为 低副的数目；PH为高副的数目。
由式（1-1）可知，机构自由度F取决于活动构件的数目以及 运动副的性质和数目。 如图1-11所示桁架的自由度为F=3N－2PL－PH=3×3－2×3 －0=0，它的各杆件之间不可能产生相对运动。 如图1-12所示五杆铰链机构自由度为F=3N－2PL－PH=3×4 －2×5－0=2，原动件数小于机构自由度数，机构运动不确 定，表现为任意乱动。
例1.1绘制如图1-8所示内燃机的机构运动简图。 解：（1）曲柄滑块机构： ①由于气缸1与内燃机机体可视为固连，故对整个机构而言是 相对静止的固定件，即为机架；活塞2在燃气的推动下运动， 是主动件；其余的构件是从动件。 ②活塞2与其气缸1之间的相对运动是移动，从而构成移动副； 活塞2与连杆3、连杆3与曲轴4以及曲轴4与机体之间的相对运 动是转动，所以都构成转动副。上述四个构件中，用了一个 移动副和三个转动副，从固定件开始，经主动件到从动件沿 运动传递路线按顺序相连，又回到固定件，从而形成一个独 立的封闭构件组合体，即组成一个独立的机构，称为曲柄滑 块机构。 ③选择平行于曲柄滑块机构的运动平面作为视图平面。 ④当活塞2（主动件）相对气缸1的位置确定后，选取适当的比 例尺用规定的构件和运动副的符号，可绘制出机构的运动简 图。
汽车常用机构分析-机构的组成及运动简图
电动机
内燃机
机器
2.机器的类型
加工机器：用来改变加工对象的尺寸形状、性质和状态。
车床
铣床
机器
2.机器的类型
运输机器：用来运输人员或物品。
客车
叉车
机器
2.机器的类型
信息机器：用来获取或变换信息。
照相机
传真机
机构
机构是具有确定相对运动的构件的组合，它是用来传递运动和动力的构件系统。机器可以看
成是一个或若干机构的组合。
机器特征： （1）属于人为的实体组合体， （2）各运动实体之间具有确定的相对运动， （3）能代替或减轻人类的劳动，利用机械能做功或进行能量转换，
机器
1.机器的组成
根据组成部分功能不同，一部完整的机器一般包括5个部分。下面以轿车为例，介绍机器各组 成部分的含义：
机器
动力部分：
将其他形式的能量转换为机 械能，是整个机器的动力源。
简图
分析机构运动，确定构件类型和数目 该曲柄连杆机构由曲轴1、连杆2、活塞3、汽 缸体4等构件组成，往复直线运动的活塞通过 连杆驱动曲轴转动。其中，汽缸体4是机架， 活塞3是主动件，其余为从动件。
确定各构件间运动副的类型和数目
2 曲轴1与汽缸体4、连杆2与曲轴1之间均发生 相对转动，构成2个转动副；活塞3既与连杆之 间发生相对转动，又与汽缸体之间发生相对直 线运动，构成1个转动副和1个移动副。
汽车机械基础
模块三 汽车常用机构分析
Hale Waihona Puke 单元六 机构的组成及运动简图
学习目标
1.知识目标 （1）掌握机器、机构，构件和零件的概念。 （2）能区分高副和低副。 （3）能识读机构运动简图。 2.能力目标
能绘制常用机构的运动简图
汽车机械基础课件第6章汽车常用机构
双摇杆机构
4、铰链四杆机构的应用实例1
1、分析缝纫机运动形式，说明其平面连杆机构 的形式。
2、分析汽车刮水器的机构形式及工作过程。
3、分析起重机的机构形式及工作过程。
三、曲柄滑块机构
1、组成 曲柄滑块机构由滑块、连杆、曲柄和机架四个构件 通过转动副和移动副连接而成。
2、运动形式的转换
当滑块为主动件时 ，机构将滑块的往 复移动转变为曲柄 的旋转运动；
用rmin表示。 （2）推程：推程运动角δt；
（3）远休止、远休止角δs； （4）回程、回程运动角δh； （5）近休止、近休止角δs ˊ ； （6）行程:从动件在推程或回程中移动的距离，用 h
表示。
2、凸轮机构从动件的常用运动规律
（1）等速运动规律：等速运动规律的特点是当凸轮 等速回转时，从动件推程或回程中的速度为常数。
6.2 平面连杆机构
1、什么是机构？ 2、说明下列运动副的类型？
一、平面连杆机构
若干刚性构件通过低副（转动副和移动副） 联接而成的机构，是一种低副机构。
二、铰链四杆机构 1、定义
由四个构件通过转动副连接而成的平面 连杆机构。 2、组成
3、铰链四杆机构的基本形式 曲柄摇杆机构
双曲柄机构
机架
永久联接与转动副
齿轮与轴的固定联接
移动副
移动副
直齿圆柱轮机构（外啮合）
外啮合
内啮合
内啮合
二、机构运动简图
用国标规定的简单符号和线 条代表运动副和构件，并按 比例定出各运动副的位置， 说明机构各构件间相对运动 关系的简化图形，称为机构 运动简图。
不严格按比例来绘制简 图，这样的简图通常称为机 构示意图。
讨论：机构 存在急回特 性的条件？
4、铰链四杆机构的应用实例1
1、分析缝纫机运动形式，说明其平面连杆机构 的形式。
2、分析汽车刮水器的机构形式及工作过程。
3、分析起重机的机构形式及工作过程。
三、曲柄滑块机构
1、组成 曲柄滑块机构由滑块、连杆、曲柄和机架四个构件 通过转动副和移动副连接而成。
2、运动形式的转换
当滑块为主动件时 ，机构将滑块的往 复移动转变为曲柄 的旋转运动；
用rmin表示。 （2）推程：推程运动角δt；
（3）远休止、远休止角δs； （4）回程、回程运动角δh； （5）近休止、近休止角δs ˊ ； （6）行程:从动件在推程或回程中移动的距离，用 h
表示。
2、凸轮机构从动件的常用运动规律
（1）等速运动规律：等速运动规律的特点是当凸轮 等速回转时，从动件推程或回程中的速度为常数。
6.2 平面连杆机构
1、什么是机构？ 2、说明下列运动副的类型？
一、平面连杆机构
若干刚性构件通过低副（转动副和移动副） 联接而成的机构，是一种低副机构。
二、铰链四杆机构 1、定义
由四个构件通过转动副连接而成的平面 连杆机构。 2、组成
3、铰链四杆机构的基本形式 曲柄摇杆机构
双曲柄机构
机架
永久联接与转动副
齿轮与轴的固定联接
移动副
移动副
直齿圆柱轮机构（外啮合）
外啮合
内啮合
内啮合
二、机构运动简图
用国标规定的简单符号和线 条代表运动副和构件，并按 比例定出各运动副的位置， 说明机构各构件间相对运动 关系的简化图形，称为机构 运动简图。
不严格按比例来绘制简 图，这样的简图通常称为机 构示意图。
讨论：机构 存在急回特 性的条件？
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汽车常用机构
学习任务一 学习任务二 学习任务三 学习任务四
2017/1/23
绘制内燃机运动简图 汽车常见四杆机构 内燃机配气机构 驻车制动锁止机构
1
学习任务一 绘制内燃机运动简图
任务描述： 汽车发动机通常采用的是内燃机， 它的运动规律可以用运动简图的形 式来进行描述。掌握内燃机运动简 图的绘制方法，可以帮助同学们理 解内燃机的工作原理。那内燃机运 动简图是怎样绘制的呢？
5
2017/1/23
图3-1-2 组成内燃机的机构 a）曲柄连杆机构 b）齿轮机构 c）凸轮机构
2017/1/23 8
组成机械的各个相对运动的实体称为构 件。 构件可以是一个零件，（内燃机的曲 轴），也可能是若干个零件的刚性组合 体，如（内燃机的连杆）
2017/1/23
10
一、铰链四杆机构
连杆
2 B C 3
连架杆
连架杆
1
A
4
D
机架
铰链四杆机构是将4个构件用4个转动副组成的 机构。 机构中固定不动的构件4，称为机架； 机构中与机架相联的构件1、3称为连架杆；
连架杆若能绕机架作整周转动则称为曲柄； 连架杆只能绕机架在小于360°的范围内作往复摆 动则称为摇杆；
构件是机器的运动单元。 零件是机器组成中不可再拆的最小单元，是机 器的制造单元。 按使用特点，零件可分为两类：一类是在各种 机器中都可能用到的零件，称为通用零件，如 螺母、螺栓、凸轮、齿轮、键等；另一类是在 特定的机器中才能用到的零件，称为专用零件， 如内燃机的曲轴、活塞等。
12
2017/1/23
二、运动副
1.曲柄摇杆机构
22
2017/1/23
因此，分析机构运动时，为了简化问题 便于研究，可按一定的长度比例尺确定 运动副的位置，并用特定的构件和运动 副符号及简单线条绘制出图形。这种表 示机构运动特性的简单图形，称为机构 运动简图。
2017/1/23
23
1工作时构件的运动情况不同，可将构 件分为机架、主动件和从动件三类 。 机构中固定不动的构件称为机架，它用来支承 其他活动构件； 机构中接受外部给定运动规律的活动构件称为 主动件或原动件，一般与机架相连； 机构中随主动件而运动的其他全部活动构件称 为从动件。
2017/1/23
28
构件间全部由低副连接而成的机构，称 为平面连杆机构。
由4个构件组成的平面连杆机构称为平面 四杆机构 。主要包括铰链四杆机构和滑 块四杆机构两大类 。
2017/1/23
29
三、平面四杆机构的类型与应用
铰链四杆机构（无移动副）
类型：
铰链四杆机构
滑块四杆机构（有移动副）
滑块四杆机构
三、平面机构运动简图
所有构件均在同一平面或平行平面内运 动的机构称为平面机构。 由于机构的运动特性只与构件的数目、 运动副的类型(低副或高副)、运动副的 数目及相对位置(转动副中心、移动副的 中心线和高副接触点的位置等)有关，而 与构件的外形、截面尺寸、组成构件的 零件数目及运动副的具体构造无关。
低副中两构件之间是面接触，承受相同 载荷时，压强较低，不易磨损。
2017/1/23
19
2.高副
两构件通过点接触或线接触而组成的运 动副称为高副。 高副中两构件之间是点或线接触，其接 触部分的压强较高，故容易磨损。
2017/1/23
20
（二）高副 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。
这种两个构件直接接触又能产生一定相 对运动的联接称为运动副。 运动副中构件间的接触形式有点、线和 面三种形式。 按照构件间的接触特性，一般运动副可 分为低副和高副两类。
2017/1/23
14
一、概述（运动副及其分类）
运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接 运动副分类：低副、高 （一） 低副 副 两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。 1.转动副
2
2017/1/23
学习目标：
了解平面机构的组成 掌握零件和构件的特点 掌握运动副的形式和符号 掌握机构中构件的分类 具有绘制内燃机运动简图的能力
2017/1/23
4
一、机构简介
都是人为的实体组合； 各实体间具有确定的相对运动。 能实现能量的转换或完成有用的机械 功。 同时具备这三个特征的称为机器，而机 构仅具备前两个特征 。 机构就是多个实体的组合，能实现预 期的机械运动。
与连架杆相连的杆2称为连杆。
32
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（一）铰链四杆机构 组成：
连杆
机架（固定不动）
连架杆
2个连架杆
曲柄
连架杆
摇杆 连杆
机架
分类：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构
连架杆能绕机架做整周转动的称为曲柄，若
只能绕机架在小于360°的范围内做往复摆动的则
称为摇杆。
铰链四杆机构有三种类型：曲柄摇杆机构、 双曲柄机构和双摇杆机构。
26
2017/1/23
学习任务二 汽车常见四杆机构
任务描述： 内燃机中的活塞、连杆、曲轴等组成了 平面连杆机构，而汽车的转向机构、车 门的启闭机构采用了铰链四杆机构，那 这些铰链四杆机构是怎样实现汽车转向 和车门启闭的呢？
2017/1/23
27
学习目标：
了解铰链四杆机构的概念 掌握铰链四杆机构的基本类型 熟悉平面四杆机构的性质 了解铰链四杆机构的演化 具有分析汽车常见四杆机构运动的能力
转动副：若组成运动副的两构件之间只 能绕着同一轴线作相对转动。如：内燃 机的曲轴与连杆
1.低副
两构件通过面接触而组成的运动副称为 低副。 移动副：若组成运动副的两构件之间只 能沿着某一轴线方向作相对移动 。如： 活塞与气缸
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17
2.移动副 两构件只能沿某一方向线作相对移动的运动副称为移动副。
24
2017/1/23
2.机构运动简图的符号
2017/1/23
25
3.机构运动简图的绘制
观察机构的实际结构，分析机构的运动情况， 找出机构的固定件（机架）、原动件和从动 件。 从原动件开始，按运动传递路线，分清构件 间相对运动的性质，确定运动副的类型。 以与机构运动平面相平行的平面作为绘制运 动简图的平面，用规定的符号和线条按比例 尺绘制在此平面上，得到的图形即为机构运 动简图 。
学习任务一 学习任务二 学习任务三 学习任务四
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绘制内燃机运动简图 汽车常见四杆机构 内燃机配气机构 驻车制动锁止机构
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学习任务一 绘制内燃机运动简图
任务描述： 汽车发动机通常采用的是内燃机， 它的运动规律可以用运动简图的形 式来进行描述。掌握内燃机运动简 图的绘制方法，可以帮助同学们理 解内燃机的工作原理。那内燃机运 动简图是怎样绘制的呢？
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2017/1/23
图3-1-2 组成内燃机的机构 a）曲柄连杆机构 b）齿轮机构 c）凸轮机构
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组成机械的各个相对运动的实体称为构 件。 构件可以是一个零件，（内燃机的曲 轴），也可能是若干个零件的刚性组合 体，如（内燃机的连杆）
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10
一、铰链四杆机构
连杆
2 B C 3
连架杆
连架杆
1
A
4
D
机架
铰链四杆机构是将4个构件用4个转动副组成的 机构。 机构中固定不动的构件4，称为机架； 机构中与机架相联的构件1、3称为连架杆；
连架杆若能绕机架作整周转动则称为曲柄； 连架杆只能绕机架在小于360°的范围内作往复摆 动则称为摇杆；
构件是机器的运动单元。 零件是机器组成中不可再拆的最小单元，是机 器的制造单元。 按使用特点，零件可分为两类：一类是在各种 机器中都可能用到的零件，称为通用零件，如 螺母、螺栓、凸轮、齿轮、键等；另一类是在 特定的机器中才能用到的零件，称为专用零件， 如内燃机的曲轴、活塞等。
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二、运动副
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因此，分析机构运动时，为了简化问题 便于研究，可按一定的长度比例尺确定 运动副的位置，并用特定的构件和运动 副符号及简单线条绘制出图形。这种表 示机构运动特性的简单图形，称为机构 运动简图。
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1工作时构件的运动情况不同，可将构 件分为机架、主动件和从动件三类 。 机构中固定不动的构件称为机架，它用来支承 其他活动构件； 机构中接受外部给定运动规律的活动构件称为 主动件或原动件，一般与机架相连； 机构中随主动件而运动的其他全部活动构件称 为从动件。
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构件间全部由低副连接而成的机构，称 为平面连杆机构。
由4个构件组成的平面连杆机构称为平面 四杆机构 。主要包括铰链四杆机构和滑 块四杆机构两大类 。
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三、平面四杆机构的类型与应用
铰链四杆机构（无移动副）
类型：
铰链四杆机构
滑块四杆机构（有移动副）
滑块四杆机构
三、平面机构运动简图
所有构件均在同一平面或平行平面内运 动的机构称为平面机构。 由于机构的运动特性只与构件的数目、 运动副的类型(低副或高副)、运动副的 数目及相对位置(转动副中心、移动副的 中心线和高副接触点的位置等)有关，而 与构件的外形、截面尺寸、组成构件的 零件数目及运动副的具体构造无关。
低副中两构件之间是面接触，承受相同 载荷时，压强较低，不易磨损。
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2.高副
两构件通过点接触或线接触而组成的运 动副称为高副。 高副中两构件之间是点或线接触，其接 触部分的压强较高，故容易磨损。
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（二）高副 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。
这种两个构件直接接触又能产生一定相 对运动的联接称为运动副。 运动副中构件间的接触形式有点、线和 面三种形式。 按照构件间的接触特性，一般运动副可 分为低副和高副两类。
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一、概述（运动副及其分类）
运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接 运动副分类：低副、高 （一） 低副 副 两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。 1.转动副
2
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了解平面机构的组成 掌握零件和构件的特点 掌握运动副的形式和符号 掌握机构中构件的分类 具有绘制内燃机运动简图的能力
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一、机构简介
都是人为的实体组合； 各实体间具有确定的相对运动。 能实现能量的转换或完成有用的机械 功。 同时具备这三个特征的称为机器，而机 构仅具备前两个特征 。 机构就是多个实体的组合，能实现预 期的机械运动。
与连架杆相连的杆2称为连杆。
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（一）铰链四杆机构 组成：
连杆
机架（固定不动）
连架杆
2个连架杆
曲柄
连架杆
摇杆 连杆
机架
分类：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构
连架杆能绕机架做整周转动的称为曲柄，若
只能绕机架在小于360°的范围内做往复摆动的则
称为摇杆。
铰链四杆机构有三种类型：曲柄摇杆机构、 双曲柄机构和双摇杆机构。
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学习任务二 汽车常见四杆机构
任务描述： 内燃机中的活塞、连杆、曲轴等组成了 平面连杆机构，而汽车的转向机构、车 门的启闭机构采用了铰链四杆机构，那 这些铰链四杆机构是怎样实现汽车转向 和车门启闭的呢？
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学习目标：
了解铰链四杆机构的概念 掌握铰链四杆机构的基本类型 熟悉平面四杆机构的性质 了解铰链四杆机构的演化 具有分析汽车常见四杆机构运动的能力
转动副：若组成运动副的两构件之间只 能绕着同一轴线作相对转动。如：内燃 机的曲轴与连杆
1.低副
两构件通过面接触而组成的运动副称为 低副。 移动副：若组成运动副的两构件之间只 能沿着某一轴线方向作相对移动 。如： 活塞与气缸
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2.移动副 两构件只能沿某一方向线作相对移动的运动副称为移动副。
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2.机构运动简图的符号
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25
3.机构运动简图的绘制
观察机构的实际结构，分析机构的运动情况， 找出机构的固定件（机架）、原动件和从动 件。 从原动件开始，按运动传递路线，分清构件 间相对运动的性质，确定运动副的类型。 以与机构运动平面相平行的平面作为绘制运 动简图的平面，用规定的符号和线条按比例 尺绘制在此平面上，得到的图形即为机构运 动简图 。