汽车机械基础-2
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zhubob@21cn.com
授人以鱼不如授人以渔
图6-6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6-7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。 授人以鱼不如授人以渔
0
s
h s '
★位移：s=r-r0 ★推杆的运动规律：是指推杆 在运动过程中，其位移、速度 和加速度随时间变化（凸轮转 角δ变化）的规律。
二、常用的从动件运动规律
1、等速运动规律 v ds / dt C1 ★运动方程式一般表达式： a dv / dt 0 推程： 回程： 0≤δ≤δ0 0≤δ≤δh 0≤S≤h 0≤S≤h 初始条件： 初始条件： δ=0；S=0 δ=0 S=h 终止条件: 终止条件： δ=δ0 S=h δ=δh S=0 推程运动方程式 推程运动方程式 ： ：
1 cos 0 h v sin 2 0 0 2 h 2 a cos 2 2 0 0 h s 2
h v sin 2 0 0 2 h 2 a cos 2 0 0 h s 1 cos 2 0
2
s C0 C1 C 2
推程：
回程：
0≤δ≤δ0 0≤S≤h 等加速段： 0≤δ≤δ0／2 0≤S≤h／2 运动方程式：
0≤δ≤δ0＇ 0≤S≤h 等加速段： 0≤δ≤δ0＇／2 h≤S≤h／2 运动方程式：
等减速段： δ0／2≤δ≤δ0 h／2≤S≤h 运动方程式
等减速段： δ0＇／2≤δ≤δ0 h／2≤S≤0 运动方程式
朱明工作室
zhubob@21cn.com
二、其他形式的四杆机构及应用
1．曲柄滑块机构
朱明工作室
zhubob@21cn.com
在如图6-9所示的汽车发动机活塞一连杆机构中，将曲轴的回转运动 转化为活塞的往复运动，或是将活塞的往复运动转化为曲轴的回转运动。
授人以鱼不如授人以渔
2．导杆机构
zhubob@21cn.com 若将图6-9所示的曲柄滑块机构的构件作为机架，则曲柄滑块机构就 演化为导杆机构，连架杆对滑块的运动起导向作用，称为导杆，它包括转 动导杆机构和摆动导杆机构两种形式。如图6-10所示，导杆均能绕机架作 整周转动，称为转动导杆机构。如图 6-11所示，导杆4只能在某一角度内 摆动，称为摆动导杆机构。导杆机构 具有很好的传力性能，常用于插床、 牛头刨床和送料装置等机器中。
授人以鱼不如授人以渔
2．双曲柄机构
朱明工作室
zhubob@21cn.com
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6-4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。
等径
主回凸轮机构
槽凸轮机构
几何锁合凸轮机构的型式
槽凸轮机构 等径凸轮机构 主回凸轮机构 等宽凸轮机构
力锁合凸轮机构的型式
内燃机气门机构
靠弹簧力封闭
直动从动件凸轮机构
按从动件的运动分类
凸 轮 机 构 的 分 类
摆动从动件凹槽凸轮机构
滚子从动件凸轮机构
按从动件的形状分类
尖顶从动件凸轮机构 平底从动件凸轮机构 盘形凸轮机构
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3．压力角和传动角 在不计摩擦力，惯性力和重力时，从动件上受力点的速度方向与所 受作用力方向之间所夹的锐角，称为机构的压力角，用a表示。 衡量机构传力性能的特性参数是压力角。但在具体应用中，为了直 观的从机构运动简图中以连杆和从动件所夹的锐角δ来判别机构传力性 能的优劣，引入传动角λ。它是压力角的余角。 λ=90°- a=180°- δ 传动角λ越大，机构的传力性能越好。在机构运动过程中，压力角 和传动角的大小是随机构位置而变化的。
按凸轮的形状分类
移动（板状）凸轮机构 圆柱凸轮机构
圆锥凸轮机构
按高副维持接触的方 法分类
力封闭的凸轮机构 形封闭的凸轮机构
§3-2 常用的从动件运动规律 一、凸轮传动的工作过程 ★基圆：以凸轮最小半径r0所 作的圆，r0称为凸轮的基圆半 径。 ★推程、推程运动角： ★远休、远休止角： ★回程、回程运动角： ★近休、近休止角： ★行程：h
授人以鱼不如授人以渔
4．定块机 构： 若将图6-9 所示曲柄滑块机 构的滑块作为机 架，则曲柄滑块 机构就演化为如 图6-14所示的定 块机构。这种机 构常用于抽油泵 和手摇抽水唧筒 （图6-15）。
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zhubob@21cn.com
授人以鱼不如授人以渔
三、平面四杆机构的特性参数*
1．铰链四杆机构存在曲柄的条件 有无曲柄的存在必须满足以下两个条件：
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汽车机械基础-2
主
讲：朱 明
高级技师、工程师、经济师 高级技能专业教师 高级汽车维修工考评员
授人以鱼不如授人以渔
第六章 常用机构
朱明工作室
zhubob@21cn.com
学习目的：
通过本章的学习具备常用机构的基本知识。
学习要求：
掌握平面连杆机构、凸轮机构、间歇机构、螺旋机构等的基本 形式与应用特点；
一、凸轮机构的组成和应用
如图6-21所 示，凸轮机构由 凸轮、从动件和 机架三个基本构 件组成。 图6-22所示 为内燃机配气机 构。
授人以鱼不如授人以渔
凸轮机构
凸轮传动是通过凸轮与从动件间的接触来传递运动和动力，是一种 常见的高副机构，结构简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就 可以使从动件实现任何预定的复杂运动规律。 §3-1 凸轮机构应用和分类 一、凸轮机构的组成和应用
朱明工作室
zhubob@21cn.com
1）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。
2）最短杆为机架或连架杆。 根据以上条件，我们可得进行铰链四杆机构基本类型的判别，方法 如下： 1）当最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和时： ①若最短杆为连架杆，则机构为曲柄摇杆机构； ②若最短杆为机架，则机构为双曲柄机构； ③若最短杆为连杆，则机构为双摇杆机构。 2）当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，则不论 取何杆为机架，机构均为双摇杆机构。 授人以鱼不如授人以渔
运动特性：当采用等加速等减 速运动规律时，在起点、中点和 终点时，加速度有突变，因而推 杆的惯性力也将有突变，不过这 一突变为有限值，所以，凸轮机 构中由此而引起的冲击称为柔性 冲击。 适用场合：中速、轻载。
3、简谐运动规律（余弦加速度运动规律）： 简谐运动：当一点在圆周上等速运动时，其在直径上的 投影的运动即为简谐运动。 推杆推程运动方程式： 推杆回程运动方程式：
授人以鱼不如授人以渔
四、平面多杆机构简介*
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如图6-20所示的手动冲床机构就是由双摇杆机构ABCD和滑块机构 DCEG组成，这两个四杆机构共有一个机架，实际上只有六个构件，称 为六杆机构。
授人以鱼不如授人以渔
第二节 凸轮机构
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3
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1
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3机架 高副
2从动件 h
1凸轮
e
凸轮机构 ——由 凸轮，从动件和 机架构成的三杆 高副机构。
h
e
弹簧力锁合
——力封闭的凸轮机 构
h
e
凸轮机构的优点： 只要适当地设计凸轮的轮廓曲线， 便可使从动件获得任意预定的运 动规律，且机构简单紧凑。
授人以鱼不如授人以渔
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6-5a 所示的正平行双曲柄机 构和如图6-5b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。
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授人以鱼不如授人以渔
朱明工作室 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 zhubob@21cn.com 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6-2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6-3所示的缝纫机脚踏板机构。
s C0 C1
推程运动线图： 运动特性：当采用匀速运动规律 时，推杆在运动的起始点和终止点因 速度有突变，在理论上加速度值为瞬 时无穷大，使推杆产生非常大的惯性 力，致使凸轮受到很大的冲击，称为 刚性冲击。 适用场合：低速、轻载。
2、等加速等减速运动规律
★运动方程式一般表达式：v ds / dt C1 2C2 a dv / dt 2C 2
h
凸轮机构的缺点：
凸轮与从动件是高副接触， 比压较大，易于磨损，故 这种机构一般仅用于传递 动力不大的场合。
e
自动车床上的走刀机构
作用：将凸轮的转动或移动转变为从动件 的移动或摆动
应用：适用于传力不大的控制机构和调节机构
二、凸轮传动机构的类型 1、按凸轮的形状和运动分类 (1)、盘形回转凸轮
(2)、平板移动凸轮
授人以鱼不如授人以渔
4．死点
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图6-18所示的曲柄摇杆机构中，摇杆CD为原动件，曲柄AB为从动件。 当摇杆摆到极限位置C1D和C2D时，连杆与从动曲柄共线，机构两位置的 压力角a=90°，λ=0°，此时有效驱动力矩为零，不能使从动曲柄转动， 机构处于“卡死”或运动不确定状态（即工作件在该位置可能向反方向 转动），这个位置称为死点位置。
授人以鱼不如授人以渔
第一节 平面连杆机构
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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6-1所示。
(3)、圆柱回转凸轮
2、按从动件的形状分类 (1)、尖顶从动件
(2)、滚子从动件
(2)、平底从动件
按从动件的运动形式 移动从动件
摆动从动件
按从动件运动形式 可分为直动从动件（又分为对心直动从动 件和偏臵直动从动件）和摆动从动件两种。
4、按锁合方式分类
几何锁合
等宽
等宽凸轮机构
等径凸轮机构 d d
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授人以鱼不如授人以渔
3．摇块机构： 若将图6-9所示曲 柄滑块机构的构件作 为机架，则曲柄滑块 机构就演化为如图612所示的摇块机构。 构件l作整周转动，滑 块3只能绕机架往复摆 动。这种机构常用于 摆缸式原动机和气、 液压驱动装置中，如 图6-13所示的自动货 车翻斗机构。
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2．平面四杆机构的极限位置
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曲柄摇杆机构、摆动导杆机构和曲柄滑块机构中，当曲柄为原动 件时，从动件作往复摆动或往复移动，存在左、右两个极限位置，如 图6-17所示。内燃机活塞连杆机构中活塞的上止点和下止点即曲柄滑 块机构的两极限位置。
授人以鱼不如授人以渔
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内燃机
配气机构
凸轮式内燃机配气机构
3
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1
在设计机械时， 常要求其中某些从动件 的位移、速度、加速度 按照预定的规律变化。 1 此时，通常多采用凸轮机构。
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3Biblioteka Baidu
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图6-6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6-7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。 授人以鱼不如授人以渔
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★位移：s=r-r0 ★推杆的运动规律：是指推杆 在运动过程中，其位移、速度 和加速度随时间变化（凸轮转 角δ变化）的规律。
二、常用的从动件运动规律
1、等速运动规律 v ds / dt C1 ★运动方程式一般表达式： a dv / dt 0 推程： 回程： 0≤δ≤δ0 0≤δ≤δh 0≤S≤h 0≤S≤h 初始条件： 初始条件： δ=0；S=0 δ=0 S=h 终止条件: 终止条件： δ=δ0 S=h δ=δh S=0 推程运动方程式 推程运动方程式 ： ：
1 cos 0 h v sin 2 0 0 2 h 2 a cos 2 2 0 0 h s 2
h v sin 2 0 0 2 h 2 a cos 2 0 0 h s 1 cos 2 0
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s C0 C1 C 2
推程：
回程：
0≤δ≤δ0 0≤S≤h 等加速段： 0≤δ≤δ0／2 0≤S≤h／2 运动方程式：
0≤δ≤δ0＇ 0≤S≤h 等加速段： 0≤δ≤δ0＇／2 h≤S≤h／2 运动方程式：
等减速段： δ0／2≤δ≤δ0 h／2≤S≤h 运动方程式
等减速段： δ0＇／2≤δ≤δ0 h／2≤S≤0 运动方程式
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二、其他形式的四杆机构及应用
1．曲柄滑块机构
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在如图6-9所示的汽车发动机活塞一连杆机构中，将曲轴的回转运动 转化为活塞的往复运动，或是将活塞的往复运动转化为曲轴的回转运动。
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2．导杆机构
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授人以鱼不如授人以渔
2．双曲柄机构
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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6-4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。
等径
主回凸轮机构
槽凸轮机构
几何锁合凸轮机构的型式
槽凸轮机构 等径凸轮机构 主回凸轮机构 等宽凸轮机构
力锁合凸轮机构的型式
内燃机气门机构
靠弹簧力封闭
直动从动件凸轮机构
按从动件的运动分类
凸 轮 机 构 的 分 类
摆动从动件凹槽凸轮机构
滚子从动件凸轮机构
按从动件的形状分类
尖顶从动件凸轮机构 平底从动件凸轮机构 盘形凸轮机构
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3．压力角和传动角 在不计摩擦力，惯性力和重力时，从动件上受力点的速度方向与所 受作用力方向之间所夹的锐角，称为机构的压力角，用a表示。 衡量机构传力性能的特性参数是压力角。但在具体应用中，为了直 观的从机构运动简图中以连杆和从动件所夹的锐角δ来判别机构传力性 能的优劣，引入传动角λ。它是压力角的余角。 λ=90°- a=180°- δ 传动角λ越大，机构的传力性能越好。在机构运动过程中，压力角 和传动角的大小是随机构位置而变化的。
按凸轮的形状分类
移动（板状）凸轮机构 圆柱凸轮机构
圆锥凸轮机构
按高副维持接触的方 法分类
力封闭的凸轮机构 形封闭的凸轮机构
§3-2 常用的从动件运动规律 一、凸轮传动的工作过程 ★基圆：以凸轮最小半径r0所 作的圆，r0称为凸轮的基圆半 径。 ★推程、推程运动角： ★远休、远休止角： ★回程、回程运动角： ★近休、近休止角： ★行程：h
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4．定块机 构： 若将图6-9 所示曲柄滑块机 构的滑块作为机 架，则曲柄滑块 机构就演化为如 图6-14所示的定 块机构。这种机 构常用于抽油泵 和手摇抽水唧筒 （图6-15）。
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三、平面四杆机构的特性参数*
1．铰链四杆机构存在曲柄的条件 有无曲柄的存在必须满足以下两个条件：
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汽车机械基础-2
主
讲：朱 明
高级技师、工程师、经济师 高级技能专业教师 高级汽车维修工考评员
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第六章 常用机构
朱明工作室
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学习目的：
通过本章的学习具备常用机构的基本知识。
学习要求：
掌握平面连杆机构、凸轮机构、间歇机构、螺旋机构等的基本 形式与应用特点；
一、凸轮机构的组成和应用
如图6-21所 示，凸轮机构由 凸轮、从动件和 机架三个基本构 件组成。 图6-22所示 为内燃机配气机 构。
授人以鱼不如授人以渔
凸轮机构
凸轮传动是通过凸轮与从动件间的接触来传递运动和动力，是一种 常见的高副机构，结构简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就 可以使从动件实现任何预定的复杂运动规律。 §3-1 凸轮机构应用和分类 一、凸轮机构的组成和应用
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1）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。
2）最短杆为机架或连架杆。 根据以上条件，我们可得进行铰链四杆机构基本类型的判别，方法 如下： 1）当最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和时： ①若最短杆为连架杆，则机构为曲柄摇杆机构； ②若最短杆为机架，则机构为双曲柄机构； ③若最短杆为连杆，则机构为双摇杆机构。 2）当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，则不论 取何杆为机架，机构均为双摇杆机构。 授人以鱼不如授人以渔
运动特性：当采用等加速等减 速运动规律时，在起点、中点和 终点时，加速度有突变，因而推 杆的惯性力也将有突变，不过这 一突变为有限值，所以，凸轮机 构中由此而引起的冲击称为柔性 冲击。 适用场合：中速、轻载。
3、简谐运动规律（余弦加速度运动规律）： 简谐运动：当一点在圆周上等速运动时，其在直径上的 投影的运动即为简谐运动。 推杆推程运动方程式： 推杆回程运动方程式：
授人以鱼不如授人以渔
四、平面多杆机构简介*
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如图6-20所示的手动冲床机构就是由双摇杆机构ABCD和滑块机构 DCEG组成，这两个四杆机构共有一个机架，实际上只有六个构件，称 为六杆机构。
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第二节 凸轮机构
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3机架 高副
2从动件 h
1凸轮
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凸轮机构 ——由 凸轮，从动件和 机架构成的三杆 高副机构。
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弹簧力锁合
——力封闭的凸轮机 构
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凸轮机构的优点： 只要适当地设计凸轮的轮廓曲线， 便可使从动件获得任意预定的运 动规律，且机构简单紧凑。
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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6-5a 所示的正平行双曲柄机 构和如图6-5b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。
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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6-2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6-3所示的缝纫机脚踏板机构。
s C0 C1
推程运动线图： 运动特性：当采用匀速运动规律 时，推杆在运动的起始点和终止点因 速度有突变，在理论上加速度值为瞬 时无穷大，使推杆产生非常大的惯性 力，致使凸轮受到很大的冲击，称为 刚性冲击。 适用场合：低速、轻载。
2、等加速等减速运动规律
★运动方程式一般表达式：v ds / dt C1 2C2 a dv / dt 2C 2
h
凸轮机构的缺点：
凸轮与从动件是高副接触， 比压较大，易于磨损，故 这种机构一般仅用于传递 动力不大的场合。
e
自动车床上的走刀机构
作用：将凸轮的转动或移动转变为从动件 的移动或摆动
应用：适用于传力不大的控制机构和调节机构
二、凸轮传动机构的类型 1、按凸轮的形状和运动分类 (1)、盘形回转凸轮
(2)、平板移动凸轮
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4．死点
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图6-18所示的曲柄摇杆机构中，摇杆CD为原动件，曲柄AB为从动件。 当摇杆摆到极限位置C1D和C2D时，连杆与从动曲柄共线，机构两位置的 压力角a=90°，λ=0°，此时有效驱动力矩为零，不能使从动曲柄转动， 机构处于“卡死”或运动不确定状态（即工作件在该位置可能向反方向 转动），这个位置称为死点位置。
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第一节 平面连杆机构
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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6-1所示。
(3)、圆柱回转凸轮
2、按从动件的形状分类 (1)、尖顶从动件
(2)、滚子从动件
(2)、平底从动件
按从动件的运动形式 移动从动件
摆动从动件
按从动件运动形式 可分为直动从动件（又分为对心直动从动 件和偏臵直动从动件）和摆动从动件两种。
4、按锁合方式分类
几何锁合
等宽
等宽凸轮机构
等径凸轮机构 d d
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3．摇块机构： 若将图6-9所示曲 柄滑块机构的构件作 为机架，则曲柄滑块 机构就演化为如图612所示的摇块机构。 构件l作整周转动，滑 块3只能绕机架往复摆 动。这种机构常用于 摆缸式原动机和气、 液压驱动装置中，如 图6-13所示的自动货 车翻斗机构。
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2．平面四杆机构的极限位置
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曲柄摇杆机构、摆动导杆机构和曲柄滑块机构中，当曲柄为原动 件时，从动件作往复摆动或往复移动，存在左、右两个极限位置，如 图6-17所示。内燃机活塞连杆机构中活塞的上止点和下止点即曲柄滑 块机构的两极限位置。
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内燃机
配气机构
凸轮式内燃机配气机构
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在设计机械时， 常要求其中某些从动件 的位移、速度、加速度 按照预定的规律变化。 1 此时，通常多采用凸轮机构。
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