1、汽车机械基础课程组 汽车机械基础 机电工程系 汽车机构分析 1 第11章 机构的组成及汽车常用机构 研究内容： (1) 研究机构的组成及其具有确定运动的条件； (2) 根据结构特点进行机构的结构分类； (3) 研究机构的组成原理。 研究目的： 在机构设计中，需要知道机构是怎样组合起来的， 而且在什么条件下才能实现确定的运动；对机构组成 原理的研究还可以为新机构的创造提供途径；通过对 机构的结构分析与分类，可以为举一反三地研究机构 的运动分析和动力分析提供方便。2 第一节 机构的组成与运动简图 一、机构的组成 机构是由各个具有确定相对运动的运动单元组成。 1. 构件 构件(link)机器中每一个
2、独立的运动单元体。 2. 运动副 由两个构件组成的可动的联接称为运动副(kinematics pair)。例如轴与 轴衬的配合，滑块与导轨的接触。 回转副 移动副 3 一、机构的组成 两齿轮轮齿的啮合，球面 与平面的接触，圆柱与平面的 接触。 齿轮副 4 l平面机构 构件在同一平面或在相互平行的平面内运 动的机构。 （常用的机构大多数为平面机构 ） l空间机构 至少有两个构件能在三维空间中相对运动 。 5 空间任意两个构件1与2，当它们尚未构起运动 副之前，构件1相对于构件2共有6个相对运动的自 由度。当两构件以某种方式相联接而构成运动副， 则两者间的相对运动便受到一定的约束，其相对运 动自由
3、度减少的数目就等于该运动副所引入的约束 的数目。两构件构成运动副后所 受到的约束数最少为1，而最多为5。 二、自由度、约束与运动副 自由度： 约 束：对独立运动的限制 构件含有独立运动的数目 6 运动副的分类： (1) 按两构件的接触情况进行分：点或线接触而构 成的运动副统称为高副；面接触而构成的运动副 则称为低副。 (2) 按两构件之间的相对运动的不同分：转动副或 回转副、移动副、螺旋副、球面副、平面运动副 、空间运动副。 7 运动副的符号 转动副： 移动副： 8 凸轮副： 齿轮副： 运动副的符号 9 三、机构运动简图 用简单的线条和规定的符号表示组成机构的构件 和运动副，并按一定的比例尺表
4、示运动副的相对位 置的简单图形称为机构运动简图。绘制步骤如下： (1) 分析机构的运动情况，定出其原动部分、工作部 分，搞清楚传动部分。 (2) 合理选择投影面及原动件适当的投影瞬时位置。 (3) 选择适当的比例尺(scale)。 (4) 用简单的线条和规定的符号绘图。 (5) 检验。 10 颚式碎石机 6 1 A O F 2 3 4 5 B D E C a b 11 四、机构具有确定运动的条件 机构具有确定运动时所必须给定的独立运动 参数的数目，称为机构的自由度。 机构具有确定运动的条件：机构的自由度必 须大于或等于l，且机构原动件的数目应等于机构 的自由度的数目。 如图，只有在给构件4 确
5、定运动规律后，此时系统 才成为机构。 12 平面机构自由度 平面机构自由度计算公式 （原动件数F，机构破坏） 原动件数=机构自由度 13 铰链五杆机构： 原动件数0， 原动件数=F，运动确定 原动件数F，机构破坏 四、机构具有确定运动的条件 16 1. 复合铰链：两个以上的构件同在一处以转动 副相联接。 若有m个构件以复合铰链(joint)相联 接时，其构成的转动副数应等于(m-1)个。 五、计算平面机构自由度时应注意的事项 17 2. 局部自由度 在有些机构中，某些构件所产生的局部运动 ，并不影响其他构件的运动。我们把这种局部运 动的自由度称为局部自由度，如图所示。在计算 机构的自由度时，应
6、从机构自由度的计算公式中 将局部自由度减去。 凸轮机构三维实体图 五、计算平面机构自由度时应注意的事项 18 对于图示凸轮机构自由度为 F=33-24-0=1 F=32-22-1=1 五、计算平面机构自由度时应注意的事项 19 3. 虚约束 在机构中，有些运动副带入的约束，对机构的运 动实际上不起约束作用，我们把这类约束称为虚约 束。在计算机构的自由度时应将这类虚约束除去。 机构中的虚约束常发生在下列情况： 1) 在机构中如果两构件用转动副联接其联接点 的运动轨迹重合，则该联接将 带入1个虚约束。 F =3*n2PlPh=3*42*6=0 错 F=3*n2PlPh=3*32*4=1 对 多余约
7、束 五、计算平面机构自由度时应注意的事项 20 2) 如果两构件在多处接触而构 成移动副，且移动方向彼此 平行(如图2-14所示)，则只 能算一个移动副。 图2-14 五、计算平面机构自由度时应注意的事项 21 如果两构件在多 处相配合而构成转动 副，且转动轴线重合( 如2-15所示)，则只能 算一个转动副（转动 轴线重合）。 图2-15 五、计算平面机构自由度时应注意的事项 22 如果两构件在多 处相接触而构成平面 高副，且各接触点处 的公法线彼此重合( 如图2-16所示)，则 只能算一个平面高副 （机构对称）。 图2-16 五、计算平面机构自由度时应注意的事项 23 3)在机构运动的过程中
8、，若两构件上某两点之 间的距离始终保持不变，则如用双转动副杆将此 两点相联，也将带入1个虚约束，图2-17所示。 F=3*n-2Pl-Ph=3*4-2*6=0 错 F=3*n-2Pl-Ph=3*3-2*4=1 对 图2-17 五、计算平面机构自由度时应注意的事项 24 4)在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部 分所带入的约束亦为虚约束（轨迹重合）。 F=3*n-2Pl-Ph=3*5-2*5-6=-1 错 F=3*n-2Pl-Ph=3*3-2*3-2=2 对 图2-18 五、计算平面机构自由度时应注意的事项 25 第二节 平面连杆机构 一、平面连杆机构： 用低副连接而成的平面机构。 平面连杆
9、机构的特点： 1、能实现多种运动形式。如：转动，摆动， 移动，平面运动 2、运动副为低副： 面接触： 承载能力大；便于润滑。寿命长 几何形状简单便于加工，成本低。 运动规律丰富，可以满足不同轨迹的要求 26 平面连杆机构的特点 3.缺点： 1) 有较长的运动链，使连杆机构产生较大的积 累误差，降低机械效率。 2) 连杆及滑块的质心都在作变速运动，它们所 产生的惯性力难于用一般的平衡方法加以消除 ，增加机构的动载荷。所以连杆机构一般不宜 用于高速传动。 3)只能近似实现给定的运动规律； 4)设计复杂 27 一、平面连杆机构 连杆机构在实际中用处 较多，如图a中的机械手驱动 机构，图b 中的溜冰鞋
10、刹车 机构和图c中的夹子驱动机构 。 a b c 28 所有运动副均为转动副的平面四杆机构 二、平面四杆机构的基本型式 一、铰链四杆机构： 29 4机架 1，3连架杆 定轴转动 2连杆 平面运动 整转副： 二构件相对运动为整周转动。 摆动副： 二构件相对运动不为整周转动。 一、铰链四杆机构 30 铰链四杆机构的基本形式： 1）曲柄摇杆机构 2）双曲柄机构 3）双摇杆机构 曲柄：作整周转动的连架杆 摇杆：非整周转动的连架杆 一、铰链四杆机构 31 1.曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构中， 若两个这架秆中一个为曲 柄，另一个为摇杆，则此 四杆机构称为曲柄摇杆机 构；当曲柄为原动件，摇 杆为从动件时，可
11、将曲柄 的连续转动转变成摇杆的 往复摆动。 32 2.双曲柄机构 在铰链四杆机构中，若两个这架杆都是曲柄 ，则称为双曲柄机构。在双曲柄机构中，若其相 对两杆平行且相等，则成为平行四边形机构。 33 铰链四杆机构中两连架杆都是摇杆，则称 为双摇杆机构(double-rocker mechanism)。 3.双摇杆机构 34 二、铰链四杆机构的演化 35 1.曲柄滑块机构 偏距e e0，偏置曲柄滑块机构 e=0， 对心曲柄滑块机构 36 构件3为机架移动导杆 曲柄滑块机构： 构件4为机架曲柄滑块 构件1为机架转动导杆 构件2为机架曲柄摇块 1.曲柄滑块机构 37 四、铰链四杆机构的基本性质 1.平
12、面四杆机构有曲柄的条件 若1和4能绕A整周相对转动，则存在两个特殊位置 a+db+c (1) bc+d-a即a+bc+d (2) cb+d-a即a+cb+d (3)38 a+db+c (1) be 即有曲柄的条件:ba+e e=0, ba 41 原动件作匀速转动，从动件作往复运动的 机构，从动件正行程和反行程的平均速度不 相等。 二、行程速度变化系数 1、机构的急回运动特性： 2、行程速度变化系数 42 从动件慢行程 快行程 极位夹角（C2AC1）（其值与构件尺寸有关，可能 90） 43 曲柄滑块机构： 摆动导杆机构： 44 三、压力角和传动角 1、压力角 从动件上某点的受力方向与从动件上该礀
13、錀挀栀琀洀氀愀禹鐀/Ic前台访问/u-14190.html120.24.150.260爓椀搀栀琀洀氀挀禹鐀/Kc前台访问/p-622058.html49.89.161.390紀鬀挀栀琀洀氀攀禹鐀/w前台访问/c-00004-7-213473-0-0-0-0-9-0-1.html116.179.32.880勈溥犰鮃礀销挀栀琀洀氀最禹鐀/y前台访问/c-00002-56-332790-0-0-0-0-9-0-0.html49.74.3.800沿伀最眀愀瀀搀栀琀洀氀椀禹鐀擒/w前台访问/c-00004-9-213473-0-0-0-0-9-0-1.html116.179.32.910椀瀀栀琀洀氀欀禹
14、鐀谲/s前台访问/c-0-26-3095164-0-0-0-0-9-0-1.html220.181.108.1080甀鄀挀栀琀洀氀洀禹砀鐀/Mg前台访问/p-2045460.html157.55.39.1270勈溥最搀栀琀洀氀漀禹砀鐀/u前台访问/c-0-980-3095164-0-0-0-0-9-0-1.html220.181.108.1390勈溥甀輀挀栀琀洀氀焀禹确鐀/Me前台访问/p-3259674.html111.73.45.390勈溥最搀栀琀洀氀猀禹鐀谲/w前台访问/c-00004-6-213473-0-0-0-0-9-0-1.html220.181.108.750勈溥笀錀挀栀琀洀氀
15、甀禹鐀/u前台访问/c-0-998-3095164-0-0-0-0-9-0-1.html220.181.108.1730匀洀眀愀瀀瀀栀琀洀氀眀禹鐀5Sewap前台访问/p-3258300.html47.95.1.70勈溥甀鄀挀栀琀洀氀礀禹鐀/w前台访问/c-00004-4-213473-0-0-0-0-9-0-1.html220.181.108.1680最瀀栀琀洀氀笀禹鼄鐀伃/Mi前台访问/p-3181606.html185.191.171.400勈溥攀瀀栀琀洀氀紀禹鐀/u前台访问/c-0-983-3095164-0-0-0-0-9-0-1.html220.181.108.1700灘愀紀漀漀欀
16、刀攀愀搀愀猀瀀砀椀搀缀禹鐀/u前台访问/c-000-3-2986809-0-0-0-0-9-0-1.html49.88.106.150椀瀀栀琀洀氀脀禹鐀/Mg前台访问/p-2507291.html157.55.39.1270眀錀挀栀琀洀氀茀禹鐀5Smwap前台访问/d-1624294.html116.179.32.840勈溥匀洀眀愀瀀瀀栀琀洀氀蔀禹鐀5Sowap前台访问/p-1900769.html116.179.32.2330勈溥銰眀销挀栀琀洀氀蜀禹鐀/Mk前台访问/p-3259021.html220.181.108.1150勈溥最搀栀琀洀氀褀禹怄鐀5Sowap前台访问/p-3256720.
17、html117.60.201.1280勈溥眀錀挀栀琀洀氀謀禹吀鐀5Qmwap前台访问/d-415395.html116.179.32.1700勈溥匀洀眀愀瀀瀀栀琀洀氀贀禹呮鐀渲5Sowap前台访问/p-1935696.html116.179.32.1300椀瀀栀琀洀氀輀禹吀鐀/u前台访问/c-0-979-3095164-0-0-0-0-9-0-1.html116.179.32.1740勈溥最甀栀琀洀氀鄀禹聮鐀琲/Mg前台访问/d-1835787.html157.55.39.1730勈溥鵴甀錀挀栀琀洀氀錀禹聮鐀/u前台访问/c-0-948-2964399-0-0-0-0-9-0-1.html49
18、.89.161.360勈溥最茀眀愀瀀漀漀欀刀攀愀搀愀猀瀀砀椀搀销禹鐀農/u前台访问/c-0-987-3095164-0-0-0-0-9-0-1.html116.179.32.1010勈溥鵴椀瀀栀琀洀氀需禹鐀/s前台访问/c-0-27-3095164-0-0-0-0-9-0-1.html116.179.32.880镌最瀀栀琀洀氀餀禹鐀5gwap前台访问/BookRead.aspx?id=2620478111.206.221.230燂茀鬀挀栀琀洀氀鬀禹鐀榲/u前台访问/c-0-989-3095164-0-0-0-0-9-0-1.html116.179.32.2250勈溥甀錀挀栀琀洀氀鴀禹鐀/w前台
19、访问/c-000-34-3083301-0-0-0-0-9-0-1.html49.89.163.1510勈溥攀瀀栀琀洀氀愀紀漀漀欀刀攀愀搀愀猀瀀砀椀搀禹鐀琲/a前台访问/BookRead.aspx?id=3259662123.57.92.1800溯溛最茀眀愀瀀漀漀欀刀攀愀搀愀猀瀀砀椀搀禹鐀榲/s前台访问/c-0-28-3095164-0-0-0-0-9-0-1.html116.179.32.130勈溥攀搀栀琀洀氀禹鐀/前台访问/c-00004-994-213473-0-0-0-0-9-0-1.html220.181.108.1800勈溥笀餀挀栀琀洀氀禹屮鐀/y前台访问/c-00004-10-2
20、13473-0-0-0-0-9-0-1.html116.179.32.1600匀焀眀愀瀀瀀栀琀洀氀禹尀鐀5Sqwap前台访问/p-1918892.html220.181.108.1550勈溥愀紀漀漀欀刀攀愀搀愀猀瀀砀椀搀禹蠀鐀/前台访问/c-00004-992-213473-0-0-0-0-9-0-1.html220.181.108.860%橏椀瀀栀琀洀氀禹衮鐀鯒/前台访问/c-00004-995-213473-0-0-0-0-9-0-1.html116.179.32.1010笀餀挀栀琀洀氀禹鐀伃/Mi前台访问/p-3259195.html172.93.163.2320爓最蔀眀愀瀀漀漀欀刀攀愀
21、搀愀猀瀀砀椀搀禹鐀5gwap前台访问/BookRead.aspx?id=1935696111.206.198.910%攀搀栀琀洀氀禹鐀嚒/Me前台访问/p-1829108.html40.77.167.350爓最茀眀愀瀀漀漀欀刀攀愀搀愀猀瀀砀椀搀禹鐀暒/Sq前台访问/order-309516.html220.181.108.1210勈溥笀餀挀栀琀洀氀禹瀄宬鐀崀鸿/前台访问/c-00004-998-213473-0-0-0-0-9-0-1.html220.181.108.1730地匀焀漀爀搀攀爀栀琀洀氀禹鐀5Sowap前台访问/p-2665037.html220.181.108.860勈溥匀焀漀爀
22、搀攀爀栀琀洀氀禹鐀/Mi前台访问/p-3182891.html122.114.193.860勈溥劰匀焀漀爀搀攀爀栀琀洀氀禹鐀/Mg前台访问/p-1598298.html207.46.13.1300%椀瀀栀琀洀氀禹搀鐀/Kg前台访问/p-912421.html203.208.60.1010勈溥开氀漀最椀渀愀猀瀀砀禹怄邾鐀5gwap前台访问/BookRead.aspx?id=2665037111.206.198.1750%猀贀挀栀琀洀氀禹遮鐀虒/Mi前台访问/p-2961698.html116.179.32.2310%溞最茀眀愀瀀漀漀欀刀攀愀搀愀猀瀀砀椀搀禹遲鐀5Sowap前台访问/d-29907
23、16.html116.179.32.1340爓匀漀漀爀搀攀爀栀琀洀氀禹遮鐀/Sq前台访问/order-292160.html220.181.108.1660勈溥嚟匀漀眀愀瀀瀀栀琀洀氀禹鐀/Sq前台访问/order-309515.html220.181.108.1100勈溥銰眀鄀挀栀琀洀氀禹鐀嚒/a前台访问/BookRead.aspx?id=3182891122.114.193.860勈溥銰獦茀鼀挀栀琀洀氀禹鐀嚒/Mg前台访问/d-2842883.html207.46.13.1300匀洀漀爀搀攀爀栀琀洀氀禹鐀/Me前台访问/p-2318503.html157.55.39.420匀洀眀愀瀀瀀栀琀洀氀禹鐀/Ke前台访问/d-141631.html207.46.13.1300猀輀挀栀琀洀氀禹鐀/s前台访问/c-0-18-2940857-0-0-0-0-9-0-1.html49.89.163.1290%椀搀栀琀洀氀禹鐀/u前台访问/c-0-997-3095164-0-0-0-0-9-0-1.html220.181.108.1760勈溥劰愀紀漀漀欀刀攀愀搀愀猀瀀砀椀搀禹怄鐀5gwap前台访问/BookRead.aspx?id=2582314111.206.198.790勈溥劰最搀栀琀洀氀禹搒鐀/u前台访问/c-0-993-3095164-0-
