汽車機械基礎引言機械及其相關概念的識別§1平面機構的自由度計算

§2一、機械1、定義：是人類在利用和轉(zhuǎn)變機械能進行生產(chǎn)時所使用的工具。

項目一、機械及其相關概念的識別2、作用：（1）減輕體力勞動（2）提高生產(chǎn)效率（3）提高產(chǎn)品質(zhì)量（4）便于大規(guī)模生產(chǎn)3、特征：（1）都是人為的實物組合；（2）組成機器的各實物之間具有確定的相對運動；（3）能實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或完成有用的機械功。二、機器的組成

機器的種類繁多。在生產(chǎn)中，常見的機器如汽車、拖拉機、電動機、各種機床等；在生活中，常用的機械如洗衣機、縫紉機、電風扇、摩托車等。它們的構造、性能和用途各不相同，但從機器的組成分析，又有其共同點。圖1-1牛頭刨床的傳動系統(tǒng)圖圖1-2單缸四沖程內(nèi)燃機1、機器

通常將機器和機構統(tǒng)稱為機械。構件是運動的單元，而零件是制造的單元。通常把為協(xié)同完成某一功能而裝配在一起的若干個零件的裝配體稱為部件，只在某些特定類型的機器中才使用的零件，稱為專用零件。

按照用途的不同，可把機器分為動力機器、工作機器和信息機器。動力機器用來實現(xiàn)其他形式的能量與機械能間的轉(zhuǎn)換，工作機器用來做機械功或搬動物品，即變換物料，信息機器用來獲取或變換信息，現(xiàn)代機器一般由動力裝置、傳動裝置、執(zhí)行裝置和控制裝置四個部分組成。此外，還有必要的輔助裝置。1）動力裝置

動力裝置是機器的動力來源，有電動機、內(nèi)燃機、燃氣輪機、液壓馬達、氣功馬達等。現(xiàn)代機器大多采用電動機，而內(nèi)燃機主要用于運輸機械、工程機械和農(nóng)業(yè)機械。2）傳動裝置

傳動裝置將動力裝置的運動和動力變換成執(zhí)行裝置所需的運動形式、運動和動力參數(shù)，并傳遞到執(zhí)行部分。機器中的傳動有機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電力傳動。其中，機械傳動應用最多。3）執(zhí)行裝置

執(zhí)行裝置是直接完成機器預定功能的工作部分，如車床的卡盤和刀架，汽車的車輪，船舶的螺旋槳，帶式輸送機的輸送帶等。4）控制及輔助裝置

操縱和控制裝置用以控制機器的起動、停車、正反轉(zhuǎn)、運動和動力參數(shù)改變及各執(zhí)行裝置間的動作協(xié)調(diào)等。自動化機器的控制系統(tǒng)能使機器進行自動檢測、自動數(shù)據(jù)處理和顯示、自動控制和調(diào)節(jié)、故障診斷、自動保護等。輔助裝置則有照明、潤滑、冷卻裝置等。2、機構

由若干個具有確定相對運動的構件組合而成，用來傳遞并轉(zhuǎn)換力和運動，實現(xiàn)運動形式或速度的變化。3、構件

根據(jù)機器的功能和結(jié)構要求，某些零件需剛性聯(lián)結(jié)成一個整體，成為機器中運動的基本單元體。知識擴展----汽車結(jié)構分析汽車的基本結(jié)構發(fā)動機底盤車身電氣設備一、發(fā)動機的結(jié)構認識作用：使供入其中的燃料燃燒而產(chǎn)生動力?，F(xiàn)代汽車廣泛采用往復活塞式內(nèi)燃發(fā)動機。構成曲柄連桿機構配氣機構燃料供給系點火系潤滑系冷卻系起動系曲柄連桿機構配氣機構兩大機構五大系統(tǒng)作用：形成汽車的整體造型,接受發(fā)動機傳來的動力，使汽車產(chǎn)生運動，并保證汽車按照駕駛員的操縱正常行駛。

組成傳動系行駛系轉(zhuǎn)向系制動系二、底盤的結(jié)構認識車身是駕駛員的工作場所，也是容納乘客和貨物的場所。車身應對駕駛員提供便利的工作條件，對乘客提供舒適安全的環(huán)境或保護貨物完好無損。良好的形狀：空氣動力學性能，減少阻力美觀的造型：符合人們的審美觀點三、車身的認識由電源組、發(fā)動機起動系和點火系、汽車照明和信號裝置等組成。此外，現(xiàn)代汽車上愈來愈多地裝用各種電子設備：微處理機、中央計算機系統(tǒng)及各種人工智能裝置等，顯著地提高了汽車的性能。四、電氣設備的認識項目二平面機構的自由度計算一、機構的組成及分類

機構是具有確定相對運動的構件的組合，組成機構的目的是為了使機構按照預定的要求進行有規(guī)律的運動。

任務一運動副認識1、組成：①機架——機構中的固定構件稱為機架，它的作用是支撐運動構件；②主動件——由外界給定運動規(guī)律的構件稱為主動件，一般主動件與機架相連；③從動件——除主動件以外的全部活動構件稱為從動件。

所謂平面機構，是指組成機構的所有構件均在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動的機構；否則就稱為空間機構。工程中常用的機構大多數(shù)屬于平面機構，本章只討論平面機構。2、分類二、運動副1、運動副的概念兩構件之間既直接接觸，并能產(chǎn)生一定相對運動的聯(lián)接方式稱為運動副。圖2-1運動副2、運動副的分類

兩個構件組成的運動副，通常用三種接觸形式聯(lián)接起來，即點接觸、線接觸和面接觸。按照接觸的特性，通常把平面運動副分為低副和高副兩大類。1）低副兩構件通過面接觸組成的運動副稱為低副。

①

轉(zhuǎn)動副②移動副2）高副兩構件以點、線的形式相接觸而組成的運動副稱為高副。①齒輪副②凸輪副3、機構運動簡圖的符號1）構件的表示方法軸、桿、連桿通常用一根直線表示，兩端畫出運動副的符號，如圖2-2(a)所示；若構件固聯(lián)在一起，則涂以焊縫記號。圖2-2構件的表示2）運動副的表示方法

兩個構件組成的轉(zhuǎn)動副和移動副的表示方法分別如圖2-3(a)、(b)所示。圖2-3低副的表示方法圖2-4高副的表示方法

從機構運動簡圖可以了解機構的組成和類型，即機構中構件的類型和數(shù)目、運動副的類型和數(shù)目以及運動副的相對位置。利用機構運動簡圖可以表達一部復雜機器的傳動原理，可以進行機構的運動和動力分析。三、平面機構運動簡圖下述步驟進行:（1）分析機構的結(jié)構和運動情況（2）確定構件、運動副的類型數(shù)目（3）選擇視圖平面（4）選定適當?shù)谋壤遧，繪制機構運動簡圖1、自由度與約束條件一個作平面運動的自由構件具有三個自由度。對構件獨立運動所加的限制稱為約束，自由度減少的個數(shù)等于約束的數(shù)目。運動副所引入的約束的數(shù)目與其類型有關。低副引入兩個約束，減少兩個自由度。任務二平面機構的自由度計算

在平面機構中，每個低副引入兩個約束，使構件失去兩個自由度；每個高副引入一個約束，使構件失去一個自由度。2、平面機構的自由度的計算

n個活動構件：自由度為3nPL個低副：限制2PL個自由度

PH個高副：限制PH個自由度因此，該機構相對于固定構件的自由度數(shù)應為活動構件的自由度數(shù)與引入運動副減少的自由度數(shù)之差，該差值稱為機構的自由度，并以F表示，

F=3n-2PL-PHCBDA例1計算圖2-5機構的自由度F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=13、注意事項1）復合鉸鏈：兩個以上個構件在同一條軸線上形成的轉(zhuǎn)動副。由K個構件組成的復合鉸鏈包含的轉(zhuǎn)動副數(shù)目應為（K-1）個

圖2-6復合鉸鏈例2試計算圖2-7所示振動式輸送機的自由度。2）局部自由度

機構中某些不影響整個機構運動的自由度，稱為局部自由度。在計算機構自由度時應將局部自由度除去不計。圖2-8凸輪機構3）虛約束

重復而不起獨立限制作用的約束稱為虛約束。計算機構的自由度時，虛約束應除去不計。①兩構件構成多個導路平行的移動副②兩構件組成多個軸線互相重合的轉(zhuǎn)動副③機構中存在對傳遞運動不起獨立作用的對稱部分④軌跡重合：在機構中，若被聯(lián)接到機構上的構件，在聯(lián)接點處的運動軌跡與機構上的該點的運動軌跡重合時，該聯(lián)接引入的約束是虛約束。虛約束作用：對機構的運動無關，但可以改善機構的受力情況，增強機構工作的穩(wěn)定性4）平面機構具有確定相對運動的條件

機構要能運動，它的自由度必須大于零。機構的自由度表明機構具有的獨立運動數(shù)。