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1、会计学1汽车汽车(qch)常见四杆机构资料常见四杆机构资料第一页，共66页。2.2 2.2 汽车常见汽车常见(chn(chn jin)jin)四杆机构四杆机构 1）掌握汽车机械中常用传动机构(jgu)的工作原理、特点、选用及其设计计算方法。2）具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。3）了解使用、维护和管理机械设备的一些基础知识。本篇的学习本篇的学习(xux)目目标标 第1页/共66页第二页，共66页。n n为什么汽车能转向自如？为什么汽车能转向自如？n n为什么雨天刮雨器能把汽车前窗水滴刮干净？为什么雨天刮雨器能把汽车前窗水滴刮干净？n n为什么汽车转弯不与地面打滑？为什么汽车转
2、弯不与地面打滑？n n为什么卡车为什么卡车(k(k ch)ch)能自卸翻斗？能自卸翻斗？n n为什么汽车车门能开关自如？为什么汽车车门能开关自如？n n这就是汽车中存在许许多多的平面连杆机构。这就是汽车中存在许许多多的平面连杆机构。导入：导入：第2页/共66页第三页，共66页。概述概述(i sh)连杆机构连杆机构用低副联接用低副联接(lin ji)构件组成构件组成的机构，又称低副机构。的机构，又称低副机构。连杆机构用于：转动、摆动、移动等运动形连杆机构用于：转动、摆动、移动等运动形式之间的转换。式之间的转换。连杆机构应用广泛连杆机构应用广泛,而且是组成多杆机构的而且是组成多杆机构的基础。基础。
3、最简单的平面最简单的平面(pngmin)连杆机构是由四个构件组连杆机构是由四个构件组成的，简称平面成的，简称平面(pngmin)四杆机构。汽车的转向四杆机构。汽车的转向机构和刮雨器机就是由平面机构和刮雨器机就是由平面(pngmin)连杆机构组连杆机构组成。成。第3页/共66页第四页，共66页。一、平面连杆传动机构一、平面连杆传动机构一、平面连杆传动机构一、平面连杆传动机构 是由若干个构件用低副联接并作平面运动的是由若干个构件用低副联接并作平面运动的是由若干个构件用低副联接并作平面运动的是由若干个构件用低副联接并作平面运动的机构。机构。机构。机构。二、平面连杆传动机构特点二、平面连杆传动机构特点
4、二、平面连杆传动机构特点二、平面连杆传动机构特点 运动副为低副，压强运动副为低副，压强运动副为低副，压强运动副为低副，压强(yqing)(yqing)小、磨损小、磨损小、磨损小、磨损轻、寿命较长；轻、寿命较长；轻、寿命较长；轻、寿命较长；表面形状简单，易于加工、表面形状简单，易于加工、表面形状简单，易于加工、表面形状简单，易于加工、成本较低。成本较低。成本较低。成本较低。1 1 1 1 曲柄曲柄曲柄曲柄(qbng)(qbng)(qbng)(qbng)机构机构机构机构第4页/共66页第五页，共66页。l l平面平面平面平面(pngmin)(pngmin)(pngmin)(pngmin)连杆机构的
5、应用：连杆机构的应用：连杆机构的应用：连杆机构的应用：实例实例(shl)3(shl)3：发动机活塞连杆机构：发动机活塞连杆机构实例实例(shl)2(shl)2：汽车刮雨器：汽车刮雨器实例实例1 1：机车车轮联动机构：机车车轮联动机构第5页/共66页第六页，共66页。三、铰链四杆机构三、铰链四杆机构 当四杆机构中的运动当四杆机构中的运动(yndng)副都是转动副时，称为铰链四杆机构。如图副都是转动副时，称为铰链四杆机构。如图1所示。所示。连架杆连架杆连杆连杆(lin n)(lin n)机架机架图图1 1第6页/共66页第七页，共66页。曲柄:能做整周转动(zhun dng)的连架杆。摇杆：仅能在
6、某一角度摆动的连架杆。第7页/共66页第八页，共66页。按照按照(nzho)连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构分为三种基本型式：四杆机构分为三种基本型式：曲柄曲柄(qbng)摇杆机构摇杆机构双曲柄双曲柄(qbng)机构机构双摇杆机构双摇杆机构铰链四杆机构基本型式：铰链四杆机构基本型式：第8页/共66页第九页，共66页。1 1、曲柄摇杆机构、曲柄摇杆机构:铰链四杆机构中，若两个连架杆，一个铰链四杆机构中，若两个连架杆，一个(y)(y)为曲柄，另一个为曲柄，另一个(y)(y)为摇杆。为摇杆。功能：将转动转换为摆动，或将摆动转换为转动。功能：将转动转换为摆动，或将摆动转
7、换为转动。图2所示为调整雷达天线俯仰角的曲柄摇杆机构(jgu)。图3所示为缝纫机的踏板机构(jgu)。第9页/共66页第十页，共66页。图图2 雷达雷达(lid)天线俯仰角调整机构天线俯仰角调整机构 第10页/共66页第十一页，共66页。图图3 缝纫机的踏板缝纫机的踏板(t bn)机构机构曲柄为曲柄为从动件，从动件，机构机构(jgu)工作时工作时会出现会出现什么现什么现象？象？第11页/共66页第十二页，共66页。2 2、双曲柄、双曲柄(qbng)(qbng)机构机构 图图4 插床双曲柄插床双曲柄(qbng)机构机构 两连架杆均为曲柄的铰链(jiolin)四杆机构称为双曲柄机构。第12页/共6
8、6页第十三页，共66页。图图5 平行四边形机构平行四边形机构(jgu)及其不确定性及其不确定性在双曲柄中常见的是平行四边形机构，但平行四边形会出现在双曲柄中常见的是平行四边形机构，但平行四边形会出现(chxin)运动的不确定。运动的不确定。平行四边形机构平行四边形机构(jgu)第13页/共66页第十四页，共66页。利用错列机构克服利用错列机构克服(kf)平行四边形机构不确定性状态平行四边形机构不确定性状态第14页/共66页第十五页，共66页。机车机车(jch)联动机构联动机构利用辅助利用辅助(fzh)曲曲柄消除平行四边形柄消除平行四边形机构的运动不确定机构的运动不确定状态状态第15页/共66页
9、第十六页，共66页。车门启闭车门启闭(q b)机构机构平行四边形机构的应用平行四边形机构的应用(yngyng)例子例子图图7 7 车门车门(chmn)(chmn)启闭机启闭机构构 第16页/共66页第十七页，共66页。惯性惯性(gunxng)筛筛第17页/共66页第十八页，共66页。图图8所示为起重机机构所示为起重机机构(jgu).3、双摇杆机构(jgu)两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。功能功能(gngnng):将一种摆动转换成另一种摆动。将一种摆动转换成另一种摆动。第18页/共66页第十九页，共66页。图图8 8 港口港口(gngk
10、u)(gngku)起重机起重机第19页/共66页第二十页，共66页。双摇杆机构应用双摇杆机构应用(yngyng)实例：实例：飞机飞机(fij)起落架起落架图9 飞机(fij)起落架 第20页/共66页第二十一页，共66页。两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为(chn wi)等腰梯形机构。等腰梯形机构。2 2 转向传动转向传动(chundng)(chundng)机构机构第21页/共66页第二十二页，共66页。汽车汽车(qch)前轮转向机构前轮转向机构汽车转向汽车转向(zhunxing)机构机构方向盘是怎样把运动传递方向盘是怎样把运动传递方向盘是怎样把运动传递方向盘是怎
11、样把运动传递(chund)(chund)给车轮的呢？给车轮的呢？给车轮的呢？给车轮的呢？第22页/共66页第二十三页，共66页。补充：一、铰链四杆机构补充：一、铰链四杆机构(jgu)类型的类型的判别判别 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(chngd)和机架的选择。和机架的选择。如图如图10各杆长度各杆长度(chngd)以以l1、l2、l3、l4表示。为了保证曲柄表示。为了保证曲柄1整周回转，曲柄整周回转，曲柄1必须能顺利通过与机架必须能顺利通过与机架4共线的两个位置共线的两个位置AB和和AB。第23页/共66页第二十四页，
12、共66页。图图10 曲柄存在曲柄存在(cnzi)的条件分析的条件分析 第24页/共66页第二十五页，共66页。当 曲 柄 处 于 AB 时，形 成(xngchng)三角形BCD。根据三角形两边之和必大于第三边，可得l2（l 4-l 1）+l 3l 3（l 4-L1）+l 2即：l 1+l 2 l 3+l 4 l 1+l 3l 2+l 4 第25页/共66页第二十六页，共66页。当曲柄处于当曲柄处于(chy)AB”位置时，形成三角形位置时，形成三角形B”C”D。可写出以下关系式：。可写出以下关系式：l 1+l 4l2+l3 将以上将以上(yshng)三式两两相加可得：三式两两相加可得：l 1l
13、2 l 1l 3 l 1l 4第26页/共66页第二十七页，共66页。曲柄曲柄(qbng)存在的必要条存在的必要条件：件：(2)连架杆和机架中必有一个连架杆和机架中必有一个(y)是最短杆。是最短杆。（1）最短杆与最长杆长度之和小于或等于最短杆与最长杆长度之和小于或等于(dngy)其余两杆长度之和。其余两杆长度之和。第27页/共66页第二十八页，共66页。根据以上根据以上(yshng)分析可知：分析可知：如何得到如何得到(d do)不同类型的铰链四杆机构？不同类型的铰链四杆机构？当各杆长度不变时，取不同当各杆长度不变时，取不同(b tn)杆为机架就可以得到不同杆为机架就可以得到不同(b tn)类
14、型的铰链四杆机构。类型的铰链四杆机构。第28页/共66页第二十九页，共66页。（1）取最短杆相邻的构件）取最短杆相邻的构件 （杆（杆2或杆或杆 4）为机架时：为曲柄）为机架时：为曲柄(qbng)摇杆机构摇杆机构图图11第29页/共66页第三十页，共66页。（2）取最短杆为机架为双曲柄）取最短杆为机架为双曲柄(qbng)机构。机构。其连架杆其连架杆2和和4均为曲柄均为曲柄(qbng)第30页/共66页第三十一页，共66页。（3）最短杆的对边（杆）最短杆的对边（杆 3）为机架）为机架（最短杆为连杆（最短杆为连杆(lin n)）两连架杆两连架杆2和和4都不能整周转动都不能整周转动(zhun dng)
15、故图所示为双摇杆机构故图所示为双摇杆机构(jgu)。第31页/共66页第三十二页，共66页。铰链铰链(jiolin)四杆机构存在曲柄的必四杆机构存在曲柄的必要条件要条件 最短杆和最长杆长度之和小于或等于最短杆和最长杆长度之和小于或等于(dngy)其余两杆长度之和。其余两杆长度之和。满足这个条件的机构究竟有一个曲柄、两个满足这个条件的机构究竟有一个曲柄、两个(lin)曲柄或没有曲柄，还需根据取何杆为机架来判断。曲柄或没有曲柄，还需根据取何杆为机架来判断。当最短杆和最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，则不论取哪个构件为机架，都无曲柄存在，为双摇杆机构。当最短杆和最长杆长度之和大于其余两杆长度之和
16、时，则不论取哪个构件为机架，都无曲柄存在，为双摇杆机构。第32页/共66页第三十三页，共66页。二、铰链二、铰链(jiolin)(jiolin)四杆机构的演化四杆机构的演化1.1.回转回转(huzhun)(huzhun)副转化成副转化成移动副移动副曲柄曲柄(qbng)摇杆机构摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构演化：演化：回转副回转副D移动副移动副第33页/共66页第三十四页，共66页。图12 曲柄(qbng)滑块机构的演化 第34页/共66页第三十五页，共66页。铰链四杆机构的演化：曲柄铰链四杆机构的演化：曲柄(qbng)(qbng)滑块机滑块机构类型构类型l偏置曲柄滑块机构，偏置曲柄滑块机构，
17、e0，滑块运动线与曲柄回转中心，滑块运动线与曲柄回转中心(zhngxn)不共线；不共线；l对心曲柄滑块机构，对心曲柄滑块机构，e=0，滑块运动线与曲柄回转中心，滑块运动线与曲柄回转中心(zhngxn)共线；共线；应用应用(yngyng)(yngyng)：活塞式内燃机，空气压缩机，冲床等。活塞式内燃机，空气压缩机，冲床等。特点特点：曲柄等速回转，滑块具有急曲柄等速回转，滑块具有急 回特性。回特性。滑块滑块导杆导杆e第35页/共66页第三十六页，共66页。n n曲柄滑块机构的应用曲柄滑块机构的应用(yngyng)：自动送料机构：自动送料机构第36页/共66页第三十七页，共66页。2 导导 杆杆 机
18、机 构构(jgu)图图a）所示为曲柄）所示为曲柄(qbng)滑块机构。滑块机构。若取曲柄为机架，则为演变若取曲柄为机架，则为演变(ynbin)为导杆机构，如图为导杆机构，如图b）所示。）所示。a.若若L1L2，则为摆动导杆机构。，则为摆动导杆机构。第37页/共66页第三十八页，共66页。图图13 牛头刨床的摆动牛头刨床的摆动(bidng)导杆机构导杆机构 第38页/共66页第三十九页，共66页。回转导杆机构回转导杆机构(jgu)（简易刨床的主运动机构（简易刨床的主运动机构(jgu)）实例实例(shl)第39页/共66页第四十页，共66页。3摇块机构摇块机构(jgu)图图a）所示的为曲柄）所示的
19、为曲柄(qbng)滑块机构。滑块机构。若取杆若取杆2为固定件，即可得图为固定件，即可得图 c）所示的摆动）所示的摆动(bidng)滑块机构，或称摇块机构。滑块机构，或称摇块机构。第40页/共66页第四十一页，共66页。图图14 自卸卡车翻斗机构自卸卡车翻斗机构(jgu)及其运动简图及其运动简图 摇块机构广泛应用于摆动式内燃机和液压驱动装置内。如图16所示自卸卡车(kch)翻斗机构及其运动简图。在该机构中，因为液压油缸3绕铰链C摆动，故称为摇块。第41页/共66页第四十二页，共66页。4定块机构定块机构(jgu)若取块若取块3为固定为固定(gdng)件，即可得图件，即可得图d）所示的固定）所示的
20、固定(gdng)滑块机构或称定块机构。滑块机构或称定块机构。图图a）所示曲柄）所示曲柄(qbng)滑块机构。滑块机构。第42页/共66页第四十三页，共66页。图图15 所示为抽水所示为抽水(chu shu)唧筒机构及其运动简图唧筒机构及其运动简图 第43页/共66页第四十四页，共66页。5偏心轮机构偏心轮机构(jgu)图示为偏心轮机构。图示为偏心轮机构。A、B之间的距离之间的距离(jl)e称为偏心距。称为偏心距。e第44页/共66页第四十五页，共66页。在图示的曲柄滑块机构中，将转动副在图示的曲柄滑块机构中，将转动副B扩大扩大(kud)，则图则图a所示的曲柄滑块机构，可等效为图所示的曲柄滑块机
21、构，可等效为图b所示的机构。所示的机构。6双滑块机构双滑块机构(jgu)曲柄滑块机构(jgu)演化为具有两个移动副的四杆机构(jgu)，称为双滑块机构(jgu)。第45页/共66页第四十六页，共66页。曲柄移动曲柄移动(ydng)导杆机构导杆机构 将圆弧槽将圆弧槽mm的半径逐渐增至无穷大，则图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。此时连杆所示机构就演化为图示的机构。此时连杆2转化为沿直线转化为沿直线(zhxin)mm移动的滑块移动的滑块2；转动副；转动副c则变成为移动副，滑块则变成为移动副，滑块3转化为移动导杆。转化为移动导杆。第46页/共66页第四十七页，共66页。（1）
22、两个移动副不相邻）两个移动副不相邻(xin ln)，如图示。这种机构从动件，如图示。这种机构从动件3的位移与原动件转角的正切成正比，故称为正切机构。的位移与原动件转角的正切成正比，故称为正切机构。第47页/共66页第四十八页，共66页。（2）两个移动）两个移动(ydng)副相邻，且其中一个移动副相邻，且其中一个移动(ydng)副与机架相关连，如图示。这种机构从动件副与机架相关连，如图示。这种机构从动件3的位移与原动件转角的正弦成正比，故称为正弦机构。的位移与原动件转角的正弦成正比，故称为正弦机构。第48页/共66页第四十九页，共66页。（3）两个）两个(lin)移动副相邻，且均不与机架相关连，
23、如图示这种机构的主动件移动副相邻，且均不与机架相关连，如图示这种机构的主动件1与从动件与从动件3具有相等的角速度。具有相等的角速度。第49页/共66页第五十页，共66页。滑块联轴器 滑块联轴器就是这种机构的应用实例，它可用来连接滑块联轴器就是这种机构的应用实例，它可用来连接(linji)中心线不重合的两根轴。中心线不重合的两根轴。第50页/共66页第五十一页，共66页。（4）两个）两个(lin)移动副都与机架相关连。移动副都与机架相关连。所示椭圆所示椭圆(tuyun)仪就是这种机构的例子。当滑块仪就是这种机构的例子。当滑块1和和3沿机架的十字槽滑动时，连杆沿机架的十字槽滑动时，连杆2上的各点便
24、描绘出长短不同的椭圆上的各点便描绘出长短不同的椭圆(tuyun)。椭圆椭圆(tuyun)仪仪 第51页/共66页第五十二页，共66页。曲柄曲柄(qbng)摇杆机构的主要特性有。摇杆机构的主要特性有。1.急回特性急回特性2.压力压力(yl)与传动角与传动角3.死点死点3 3 四杆机构四杆机构(jgu)(jgu)的特性的特性第52页/共66页第五十三页，共66页。1 1急回运动急回运动(yndng)(yndng)如图27所示为一曲柄摇杆机构，其曲柄AB在转动一周的过程(guchng)中，有两次与连杆BC共线。在这两个位置，铰链中心A与C之间的距离AC1和AC2分别为最短和最长，因而摇杆CD的位置C
25、1D和C2D分别为其两个极限位置。摇杆在两极限位置间的夹角称为摇杆的摆角。第53页/共66页第五十四页，共66页。图图27 27 曲柄曲柄(qbng)(qbng)摇杆机构的急回特性摇杆机构的急回特性 第54页/共66页第五十五页，共66页。当曲柄由当曲柄由AB1顺时针转到顺时针转到AB2时，曲柄时，曲柄转角转角1=180+，这时摇杆由，这时摇杆由C1D摆到摆到C2D，摆，摆角为角为；而当曲柄顺时针再转过角度；而当曲柄顺时针再转过角度2=180-时，摇杆由时，摇杆由C2D摆回摆回C1D，其摆角仍然，其摆角仍然(rngrn)是是。虽然摇杆来回摆动的摆角相同，。虽然摇杆来回摆动的摆角相同，但对应的曲
26、柄转角不等但对应的曲柄转角不等(12);当曲柄匀速转当曲柄匀速转动时动时,对应的时间也不等对应的时间也不等(t1t2)，从而反映了摇，从而反映了摇杆往复摆动的快慢不同。杆往复摆动的快慢不同。第55页/共66页第五十六页，共66页。令摇杆自C1D摆至C2D为工作行程，这时铰链C的平均速度是v1=C1C2/t1；摆杆自C2D摆回至C1D为空回行程，这时C点的平均速度是v2=C1C2/t2，v1v2，表明摇杆具有急回运动的特性(txng)。牛头刨床、往复式运输机等机械就利用这种急回特性(txng)作用：来缩短非生产时间，提高生产率。第56页/共66页第五十七页，共66页。急回特性可用行程速比急回特性
27、可用行程速比(s b)系数系数K表示，即表示，即 整理整理(zhngl)后，可得极位夹角的计算公式：后，可得极位夹角的计算公式：K K急回特性越显著急回特性越显著导致导致(dozh)(dozh)机器动载机器动载 冲击冲击一般：一般：K 2，为锐角。为锐角。第57页/共66页第五十八页，共66页。1)1)压力压力(yl)(yl)角角a (a (分析分析)从动件所受力从动件所受力F F与受力点速度与受力点速度(sd)Vc(sd)Vc所夹的锐角所夹的锐角a a。la a愈小，愈小，Fn Fn越小，机构传动越小，机构传动(chundng)(chundng)性能愈好。性能愈好。FtFt有效分力有效分力F
28、nFn有害分力有害分力2 2压力角和传动角压力角和传动角第58页/共66页第五十九页，共66页。图图28 压力压力(yl)角与传动角角与传动角 第59页/共66页第六十页，共66页。2)2)传动角传动角连杆连杆(lin n)(lin n)与从动件所夹的锐角与从动件所夹的锐角 g=900-ag=900-a。g g越大，机构的传动性能越好，越大，机构的传动性能越好，一般一般 gmin40,高速高速(o s)o s)大功率机械大功率机械g min50。3)3)最小传动最小传动(chundng)(chundng)角的位置角的位置曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角
29、。g g是连杆机构的重要动力指标；是连杆机构的重要动力指标；g g在机构运转时是变化的；在机构运转时是变化的；g gmaxmax90900 0时，时，a a0 F0 Ft t=F=Fg g太小易自锁，太小易自锁，限制限制g gminmin，以，以保证机构正常工作。保证机构正常工作。(分析分析)第60页/共66页第六十一页，共66页。3)3)3)3)最小传动最小传动最小传动最小传动(chundng)(chundng)(chundng)(chundng)角的位置角的位置角的位置角的位置曲柄曲柄(qbng)(qbng)与机架共线的两位置出现最小传动角。与机架共线的两位置出现最小传动角。平面四杆机构平
30、面四杆机构(jgu)的最小传动角位置：的最小传动角位置：第61页/共66页第六十二页，共66页。在曲柄摇杆机构，如以摇杆在曲柄摇杆机构，如以摇杆3 为原动件，而曲柄为原动件，而曲柄1 为从动件，连杆为从动件，连杆2与曲柄与曲柄1共线，这种位置称为死点。机构处于压力角共线，这种位置称为死点。机构处于压力角=90（传力角（传力角=0）的位置时，驱动力的有效力为）的位置时，驱动力的有效力为0。此力对。此力对A点不产生力矩点不产生力矩(l j)，因此不能使曲柄转动。，因此不能使曲柄转动。3 3死点死点第62页/共66页第六十三页，共66页。死死点点的的缺缺陷陷：死死点点会会使使机机构构的的从从动动件件
31、出出现现卡卡死死或或运运动动不不确确定定的的现现象象。可可以以利利用用回回转转机机构构的的惯惯性性或或添添加加辅辅助机构来克服。如家用助机构来克服。如家用(jiyng)缝纫机中的脚踏机构。缝纫机中的脚踏机构。死点的应用：如图所示工件夹紧装置，就是利用连杆BC与摇杆CD形成的死点，这时工件经杆1、杆2传给杆3的力，通过杆3的传动(chundng)中心D。此力不能驱使杆3转动。故当撤去主动外力F后，工件依然被可靠地夹紧。第63页/共66页第六十四页，共66页。死点死点第64页/共66页第六十五页，共66页。利用死点夹紧利用死点夹紧(ji jn)工件的夹具工件的夹具 第65页/共66页第六十六页，共66页。