模塊三汽車(chē)常用機(jī)構(gòu)

平面連桿機(jī)構(gòu)

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的特性凸輪機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)1.能敘述平面連桿機(jī)構(gòu)的定義。2.能敘述平面連桿機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)副及自由度的定義。3.能分析平面連桿機(jī)構(gòu)的組成。4.能掌握繪制平面機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖的方法及步驟。學(xué)習(xí)目標(biāo)平面連桿機(jī)構(gòu)一、平面機(jī)構(gòu)引導(dǎo)問(wèn)題：什么是平面機(jī)構(gòu)？什么是平面連桿機(jī)構(gòu)？所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件都在同一平面，或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，稱為平面機(jī)構(gòu)。幾個(gè)桿件由低副連接，且所有構(gòu)件在同一平面或相互平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，稱為平面連桿機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件稱為桿，一般連桿機(jī)構(gòu)以所含桿件的數(shù)目來(lái)命名，如四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)等。平面四桿機(jī)構(gòu)是平面連桿機(jī)構(gòu)中最常見(jiàn)的形式，也是組成多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。平面連桿機(jī)構(gòu)二、運(yùn)動(dòng)副及分類(lèi)引導(dǎo)問(wèn)題：在機(jī)構(gòu)中兩構(gòu)件之間存在相互運(yùn)動(dòng)，如移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)等，這些運(yùn)動(dòng)可否稱為運(yùn)動(dòng)副？何為低副？何為高副？舉例說(shuō)明低副和高副。由兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而組成的，形成既具有一定約束又具有一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接，稱為運(yùn)動(dòng)副。如圖3-1-1所示的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)副，缸體1與活塞2、活塞2與連桿3、連桿3與曲軸4均保持直接接觸，并產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以它們都是運(yùn)動(dòng)副。兩構(gòu)件組成的運(yùn)動(dòng)副是通過(guò)點(diǎn)、線或面接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，稱之為運(yùn)動(dòng)副元素。平面連桿機(jī)構(gòu)按照運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是在平面的還是空間的，可以分為平面運(yùn)動(dòng)副和空間運(yùn)動(dòng)副。平面運(yùn)動(dòng)副是指構(gòu)件工作時(shí)在同一平面，或相互平行的平面內(nèi)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)；空間運(yùn)動(dòng)副是指構(gòu)件可以在三維空間中做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。大部分的常用機(jī)構(gòu)都是平面機(jī)構(gòu)，本章節(jié)僅就平面運(yùn)動(dòng)副和相關(guān)的平面機(jī)構(gòu)進(jìn)行介紹。面運(yùn)動(dòng)副按照接觸方式不同，通常把運(yùn)動(dòng)副分為低副和高副兩類(lèi)。平面連桿機(jī)構(gòu)（1）低副兩構(gòu)件以面接觸而形成的運(yùn)動(dòng)副。根據(jù)它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是移動(dòng)還是轉(zhuǎn)動(dòng)，又分為移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副。一個(gè)平面內(nèi)的自由體通常具有三個(gè)自由度，即沿X方向和Y方向的移動(dòng)，以及在XY平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)。低副通常引入兩個(gè)約束，減少2個(gè)自由度。平面連桿機(jī)構(gòu)（2）高副兩構(gòu)件以點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副，常見(jiàn)的高副有凸輪副、齒輪副等，如圖3-1-3所示。高副的引入使構(gòu)件可沿接觸處公切線t-t方向做相對(duì)移動(dòng)，也能在回轉(zhuǎn)平面內(nèi)繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，但沿接觸處法線方向的相對(duì)移動(dòng)受到約束。平面機(jī)構(gòu)中的高副引入一個(gè)約束，保留了兩個(gè)自由度。平面連桿機(jī)構(gòu)三、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算引導(dǎo)問(wèn)題：一個(gè)構(gòu)件在平面具有3個(gè)自由度，將n個(gè)構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副相連后，該機(jī)構(gòu)的自由度如何計(jì)算？1.平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算如一個(gè)平面機(jī)構(gòu)由n個(gè)可動(dòng)構(gòu)件組成（不含固定不動(dòng)的機(jī)架），未用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接之前，這些可動(dòng)構(gòu)件的自由度總數(shù)應(yīng)為3n。同時(shí)假設(shè)機(jī)構(gòu)中有PL個(gè)低副和PH個(gè)高副，由于引入1個(gè)低副，相應(yīng)引入2個(gè)約束；引入1個(gè)高副，相應(yīng)引入1個(gè)約束。若機(jī)構(gòu)的自由度，以F表示，則有：平面連桿機(jī)構(gòu)計(jì)算圖3-1-4和圖3-1-5所示機(jī)構(gòu)的自由度。五桿機(jī)構(gòu)的自由度：

F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-0=2四桿機(jī)構(gòu)的自由度：

F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1平面連桿機(jī)構(gòu)2.平面機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件1）機(jī)構(gòu)自由度大于0。2）機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)目。若自由度小于或等于0，則會(huì)出現(xiàn)機(jī)構(gòu)被卡死，無(wú)法運(yùn)動(dòng)，不能稱之為機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)3.計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)（1）復(fù)合鉸鏈由兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連而成的鉸鏈稱為復(fù)合鉸鏈。圖3-1-7所示為三個(gè)構(gòu)件形成的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的復(fù)合鉸鏈?？梢酝扑銥椋河衝個(gè)構(gòu)件在一處組成復(fù)合鉸鏈，應(yīng)含有（n-1）個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。F=3n-2PL-PH=3×5-2×7-0=1平面連桿機(jī)構(gòu)（2）局部自由度在某些機(jī)構(gòu)中，某個(gè)構(gòu)件所能產(chǎn)生的局部運(yùn)動(dòng)不影響機(jī)構(gòu)中其他構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種自由度稱為局部自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，局部自由度不應(yīng)計(jì)入。圖3-1-9a所示為滾子凸輪機(jī)構(gòu)，滾子是為減少高副接觸處的摩擦而設(shè)計(jì)的，這是平面機(jī)構(gòu)中局部自由度最常見(jiàn)的形式。滾子在A的轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)影響推桿的移動(dòng)及凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，在計(jì)算時(shí)可假想滾子與推桿是一體的，如圖3-1-9b所示。此機(jī)構(gòu)中有2個(gè)構(gòu)件，1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副、1個(gè)移動(dòng)副、1個(gè)高副。平面連桿機(jī)構(gòu)（3）虛約束在某些機(jī)構(gòu)中，有些重復(fù)出現(xiàn)的，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，不應(yīng)計(jì)算虛約束。虛約束經(jīng)常出現(xiàn)在以下場(chǎng)合：1）兩構(gòu)件連接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡互相重合。圖3-1-10a中，由于EF平行且等于AB和CD，桿5上的E點(diǎn)與桿3上的E點(diǎn)重合，EF桿存在與否都不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。由此可判定EF桿引入的為虛約束，計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉，如圖3-1-10b所示。F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1平面連桿機(jī)構(gòu)2）當(dāng)兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)副，且其導(dǎo)路互相平行或重合時(shí)，則只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余都是虛約束，如圖3-1-11所示。平面連桿機(jī)構(gòu)①若機(jī)構(gòu)中兩活動(dòng)構(gòu)件上某兩點(diǎn)的距離始終保持不變，此時(shí)若用帶兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的構(gòu)件來(lái)連接這兩個(gè)點(diǎn)，則將會(huì)引入一個(gè)虛約束，如圖3-1-12所示。②對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱部分引入虛約束。如圖3-1-13所示的行星齒輪機(jī)構(gòu)，只需要一個(gè)齒輪2便可傳遞運(yùn)動(dòng)。為了提高承載能力并使機(jī)構(gòu)受力均勻，圖中采用了3個(gè)行星輪對(duì)稱布置。這里每增加一個(gè)行星輪（包括兩個(gè)高副和一個(gè)低副），便引進(jìn)一個(gè)虛約束。模塊三汽車(chē)常用機(jī)構(gòu)

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鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的特性凸輪機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1.能敘述鉸鏈連桿機(jī)構(gòu)定義。2.能掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的分類(lèi)。3.能根據(jù)桿長(zhǎng)判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的種類(lèi)。4.能探究分析汽車(chē)刮水器應(yīng)用的四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型。5.能探究分析汽車(chē)轉(zhuǎn)向器應(yīng)用的四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型。學(xué)習(xí)目標(biāo)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)引導(dǎo)問(wèn)題：平面連桿機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件與構(gòu)件之間是以低副相連形成的。思考是否存在一種平面連桿機(jī)構(gòu)，構(gòu)件之間全部以移動(dòng)副或者什么轉(zhuǎn)動(dòng)副相連？閱讀下面資料，回答何為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)？固定不動(dòng)的桿AD稱之為機(jī)架；與機(jī)架相連的桿AB、CD稱之為連架桿；連接兩連架桿BC的稱之為連桿，連桿與機(jī)架不相連。在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，由于組成的尺寸不同，導(dǎo)致連架桿可以形成兩種不同的運(yùn)動(dòng)結(jié)果，一種是360°整周回轉(zhuǎn)，另一種是往復(fù)擺動(dòng)。當(dāng)連架桿做整周回轉(zhuǎn)時(shí)稱之為曲柄，做擺動(dòng)時(shí)稱之為搖桿。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)兩連架桿中一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿的四桿機(jī)構(gòu)，稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。如圖3-2-2所示，兩個(gè)連架桿中一個(gè)是曲柄（與機(jī)架組成周轉(zhuǎn)副的連架桿AB），一個(gè)是搖桿（與機(jī)架組成擺轉(zhuǎn)副的連架桿CD）的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。汽車(chē)刮水器中曲柄的整周回轉(zhuǎn)通過(guò)連桿轉(zhuǎn)變?yōu)楣嗡鞯耐鶑?fù)擺動(dòng)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)2.雙曲柄機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿都為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)，如圖3-2-3所示。AD固定不動(dòng)為機(jī)架，連架桿AB和連架桿CD都可以繞機(jī)架做周轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)曲柄AB作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄CD做周期性的變速轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將主動(dòng)曲柄的整周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)換為從動(dòng)曲柄的整周變速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)當(dāng)兩曲柄的長(zhǎng)度相等而且平行，連桿與機(jī)架也等長(zhǎng)時(shí)，這種機(jī)構(gòu)稱為平行四邊形機(jī)構(gòu)，如圖3-2-4所示。此時(shí)從動(dòng)曲柄CD跟隨主動(dòng)曲柄做周轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，兩條曲柄的運(yùn)動(dòng)速度相同，連桿做平動(dòng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到與機(jī)架共線的位置時(shí)，機(jī)構(gòu)會(huì)處于一種運(yùn)動(dòng)不確定狀態(tài)，可能會(huì)出現(xiàn)兩曲柄轉(zhuǎn)向相反，角速度不相等的狀況，即逆平行四邊形機(jī)構(gòu)，又稱為反向雙曲柄機(jī)構(gòu)，即兩曲柄的長(zhǎng)度相同，但互不平行，如圖3-2-6所示。此時(shí)，兩曲柄旋轉(zhuǎn)方向相反，角速度不相等。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)3.雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)就是兩連架桿均是搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)，如圖3-2-7所示。汽車(chē)前輪轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)等腰梯形ABCD，即為雙搖桿機(jī)構(gòu)，如圖3-2-8。在搖桿AB上連接拉臂EF。當(dāng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)控制EF做前后運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)雙搖桿機(jī)構(gòu)使搖桿CD與AB同向擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)前輪的轉(zhuǎn)向。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件引導(dǎo)問(wèn)題：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄搖桿、雙曲柄和雙搖桿三種不同機(jī)構(gòu)，閱讀資料，回答存在曲柄的條件是什么？鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件為：1）連架桿與機(jī)架中必有一桿為最短桿。2）最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)當(dāng)滿足以上兩條件，根據(jù)機(jī)架的位置又可分為以下三種：1）以最短桿的鄰邊為機(jī)架時(shí)，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。2）以最短桿為機(jī)架時(shí)，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。3）以最短桿的對(duì)邊為機(jī)架時(shí)，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。若機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)之和條件，則只能成為雙搖桿機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)例3-2-1：如圖3-2-10所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知AB、BC、CD、AD各桿長(zhǎng)度為：a=300mm、b=200mm、c=350mm、d=100mm。分析該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)屬于哪類(lèi)機(jī)構(gòu)。解：AD為最短桿，CD為最長(zhǎng)桿，故c+d=350+100<a+b=300+200，滿足桿長(zhǎng)和條件。因此有：當(dāng)AD為機(jī)架，最短桿為機(jī)架，故此機(jī)構(gòu)是雙曲柄機(jī)構(gòu)。當(dāng)AB或CD為機(jī)架，最短桿為連架桿，故此機(jī)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)BC為機(jī)架，最短桿為連桿，故此機(jī)構(gòu)是雙搖桿機(jī)構(gòu)。模塊三汽車(chē)常用機(jī)構(gòu)

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鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的特性凸輪機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化1.敘述鉸鏈四桿連桿機(jī)構(gòu)常用的兩種演化方法及對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)。2.能判斷自卸式汽車(chē)的翻斗機(jī)構(gòu)采用的演化機(jī)構(gòu)類(lèi)型。3.通過(guò)學(xué)習(xí)探究，能總結(jié)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化。4.通過(guò)學(xué)習(xí)探究，能解釋汽車(chē)上的活塞連桿機(jī)構(gòu)采用的演化方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)通過(guò)改變其中某些構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸，可將其演化為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。如圖3-3-1所示，將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的搖桿CD做成滑塊形式，使其沿圓弧β導(dǎo)軌往復(fù)滑動(dòng)時(shí)，該機(jī)構(gòu)可以演化為有曲線導(dǎo)軌的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化再將搖桿CD的長(zhǎng)度延長(zhǎng)至無(wú)窮大，機(jī)構(gòu)就演化為具有偏距e的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖3-3-2所示。當(dāng)e=0，則為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖3-3-3所示。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可將連續(xù)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)的直線運(yùn)動(dòng)，或做相反的轉(zhuǎn)換。當(dāng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中滑塊為原動(dòng)件時(shí)，此機(jī)構(gòu)運(yùn)用在汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)中，如圖3-3-4所示。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化二、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)引導(dǎo)問(wèn)題：圖3-3-5和圖3-3-6均是將曲柄滑塊中的曲柄定為機(jī)架演變而來(lái)的，有何不同？鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化桿是與滑塊組成移動(dòng)副的桿件。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)是改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的機(jī)架演化而來(lái)，改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的機(jī)架可演化得到不同類(lèi)型的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。將圖3-3-5中的曲柄AB作為機(jī)架，當(dāng)BC桿的長(zhǎng)度大于AB桿長(zhǎng)度時(shí)，就演化為圖3-3-5所示的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。該類(lèi)型機(jī)構(gòu)中，曲柄和導(dǎo)桿都可以做周轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如果桿BC長(zhǎng)度小于AB的長(zhǎng)度，則演化為圖3-3-6所示的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，BC是主動(dòng)件，做整周回轉(zhuǎn)，AC是從動(dòng)件，只能做擺動(dòng)。將圖3-3-3中的連桿BC作為機(jī)架，機(jī)構(gòu)演化為圖3-3-7所示的搖塊機(jī)構(gòu)。自卸貨車(chē)翻斗機(jī)構(gòu)就采用了搖塊機(jī)構(gòu)。其中的液壓缸3繞鉸鏈C擺動(dòng)，即為搖塊，如圖3-3-8所示。若以滑塊為機(jī)架，則演化為圖3-3-9所示的移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（又稱定塊機(jī)構(gòu)或直動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)）。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化模塊三汽車(chē)常用機(jī)構(gòu)

平面連桿機(jī)構(gòu)

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的特性凸輪機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的特性1.能敘述平面四桿機(jī)構(gòu)的三種特性。2.能敘述急回特性。3.能識(shí)別壓力角與傳力角，并判斷對(duì)機(jī)構(gòu)傳力性能的影響。4.能識(shí)別死點(diǎn)位置并分析其在汽車(chē)上的應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)平面四桿機(jī)構(gòu)的特性一、急回特性引導(dǎo)問(wèn)題：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄做勻速整周回轉(zhuǎn)時(shí)，搖桿做往復(fù)的擺動(dòng)，請(qǐng)同學(xué)們思考：往復(fù)擺動(dòng)的速度是否一樣？為何要如此設(shè)計(jì)？曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中主動(dòng)件曲柄做勻速回轉(zhuǎn)時(shí)，搖桿做變速的往復(fù)擺動(dòng)。在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，一般只用一個(gè)行程完成工作，稱為工作行程；另外一個(gè)行程不承受工作載荷，稱為空回行程。平面四桿機(jī)構(gòu)的特性圖3-4-1所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，設(shè)定曲柄AB為原動(dòng)件，搖桿CD為從動(dòng)件。在曲柄回轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，曲柄AB與連桿BC有兩次共線，這時(shí)搖桿CD分別處于左、右兩個(gè)極限位置C1D和C2D，擺角為ψ。當(dāng)搖桿處于兩極限位置時(shí)，曲柄在兩極限相應(yīng)位置時(shí)所夾的銳角θ稱為極位夾角。平面四桿機(jī)構(gòu)的特性機(jī)構(gòu)的急回特性常用行程速比系數(shù)K表示，即在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，有無(wú)急回特性取決于極位夾角θ，θ值越大，K值越大，急回特性越明顯。平面機(jī)構(gòu)應(yīng)用急回特性可以節(jié)省空間，提高生產(chǎn)率。平面四桿機(jī)構(gòu)的特性二、壓力角與傳動(dòng)角引導(dǎo)問(wèn)題：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄做主動(dòng)件，搖桿做從動(dòng)件時(shí)，連桿與搖桿之間所夾銳角γ稱為傳動(dòng)角。實(shí)際應(yīng)用中，為了度量方便，通常以γ來(lái)判斷機(jī)構(gòu)的傳力性能。請(qǐng)思考在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的一個(gè)工作循環(huán)中，傳動(dòng)角最小值處于什么位置？在圖3-4-2所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)曲柄AB為原動(dòng)件，搖桿CD為從動(dòng)件。若忽略各構(gòu)件的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦，則曲軸通過(guò)連桿作用于搖桿上C點(diǎn)的力F沿BC方向，它與受力點(diǎn)C的絕對(duì)速度vC之間所夾的銳角稱為壓力角，用α表示。力F沿vC方向的分力Ft=Fcosα，是推動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的有效分力；而沿?fù)u桿軸心線方向的分力Fn=Fsinα，會(huì)增大運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和磨損，對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不利，故稱為有害分力。平面四桿機(jī)構(gòu)的特性顯然壓力角α越小，有效分力Ft越大，F(xiàn)n越小，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能越好。連桿與搖桿之間所夾銳角γ稱為傳動(dòng)角，與壓力角互為余角。壓力角和傳動(dòng)角是反映機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能的重要標(biāo)志。壓力角越小，傳動(dòng)角越大，機(jī)構(gòu)的傳力效果越好。傳動(dòng)角γ越小則摩擦與磨損越大，傳動(dòng)效率越低，甚至可能使機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖現(xiàn)象。實(shí)際應(yīng)用中，為了度量方便，通常以γ來(lái)判斷機(jī)構(gòu)的傳力性能。平面四桿機(jī)構(gòu)的特性三、死點(diǎn)位置引導(dǎo)問(wèn)題：在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如果搖桿CD為原動(dòng)件，曲柄AB為從動(dòng)件時(shí)，當(dāng)從動(dòng)件AB與連桿共線時(shí)，傳動(dòng)角為多少度？此時(shí)會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？如圖3-4-3所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若搖桿CD為原動(dòng)件，曲柄AB為從動(dòng)件，則當(dāng)搖桿CD處于兩極限位置時(shí)，從動(dòng)曲柄AB與連桿BC共線，主動(dòng)搖桿CD通過(guò)連桿BC傳給從動(dòng)曲柄AB的作用力通過(guò)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心A。此時(shí)，曲柄的壓力角α=90°（曲軸通過(guò)連桿作用于搖桿上C點(diǎn)的力F沿BC方向，它與受力點(diǎn)C的絕對(duì)速度vC之間所夾的銳角稱為壓力角），傳動(dòng)角γ=0°（上述壓力角的余角），連桿作用于曲柄上的力對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心A點(diǎn)不產(chǎn)生力矩，無(wú)法推動(dòng)曲柄傳動(dòng)，所以曲柄不能轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)所處的這個(gè)位置，稱為死點(diǎn)位置。平面四桿機(jī)構(gòu)的特性當(dāng)機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí)，從動(dòng)件將出現(xiàn)不能轉(zhuǎn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)方向不確定的現(xiàn)象。為使機(jī)構(gòu)能通過(guò)死點(diǎn)位置繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，需對(duì)從動(dòng)曲軸施加外力或采用安裝飛輪以增大從動(dòng)件的慣性力，使機(jī)構(gòu)順利通過(guò)死點(diǎn)位置。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿組中在曲軸上安裝飛輪，以保證機(jī)構(gòu)順利通過(guò)死點(diǎn)位置。模塊三汽車(chē)常用機(jī)構(gòu)

平面連桿機(jī)構(gòu)

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的特性凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)1.能敘述凸輪機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn)。2.能敘述凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)。3.能解釋凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)。4.通過(guò)探究活動(dòng)，能分析凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。學(xué)習(xí)目標(biāo)凸輪機(jī)構(gòu)一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn)引導(dǎo)問(wèn)題：分析圖3-5-1所示的氣門(mén)啟閉凸輪機(jī)構(gòu)，判斷凸輪機(jī)構(gòu)中一般哪個(gè)構(gòu)件是主動(dòng)件。圖3-5-1所示為內(nèi)燃機(jī)中用以控制氣門(mén)開(kāi)閉的凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪1作等速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)凸輪的凸起部分與搖臂2接觸時(shí)，推動(dòng)搖臂繞搖臂軸做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，搖臂克服氣門(mén)彈簧3的作用力，迫使氣門(mén)桿向下移動(dòng)，氣門(mén)4打開(kāi)。當(dāng)凸輪的凸起部分離開(kāi)搖臂時(shí)，在氣門(mén)彈簧力的作用下，氣門(mén)桿向上移動(dòng)，氣門(mén)關(guān)閉。氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的時(shí)間長(zhǎng)短，以及開(kāi)閉速度的變化，取決于凸輪的輪廓曲線形狀。凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)從上例可知，凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)，如圖3-5-2所示。凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。凸輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)件一般為凸輪，凸輪通常作等速轉(zhuǎn)動(dòng)或往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件做往復(fù)擺動(dòng)或往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。凸輪機(jī)構(gòu)通過(guò)凸輪與從動(dòng)件的直接接觸，驅(qū)使從動(dòng)件獲得預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓線的形狀，能獲得較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，所以凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化機(jī)械、自動(dòng)控制裝置和儀表中。

凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便，可以高速起動(dòng)，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠；但凸輪與從動(dòng)件之間為點(diǎn)或線接觸，屬于高副機(jī)構(gòu)，接觸應(yīng)力大，容易磨損。因此，凸輪機(jī)構(gòu)一般用于傳遞動(dòng)力不大的場(chǎng)合。凸輪機(jī)構(gòu)二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)引導(dǎo)問(wèn)題：凸輪機(jī)構(gòu)按凸輪的形狀可以分為幾類(lèi)？能做往復(fù)直線移動(dòng)的凸輪是什么凸輪？1.按凸輪的形狀不同分類(lèi)（1）盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)盤(pán)形凸輪是一個(gè)繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并具有徑向廓線尺寸變化的盤(pán)形構(gòu)件，如圖3-5-2所示。它是凸輪的最基本形式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛，但從動(dòng)件的行程不能太大，否則將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大。凸輪機(jī)構(gòu)（2）移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)移動(dòng)凸輪可視為回轉(zhuǎn)中心趨近于無(wú)窮遠(yuǎn)的盤(pán)形凸輪，它相對(duì)機(jī)架做直線往復(fù)移動(dòng)，如圖3-5-3所示。凸輪機(jī)構(gòu)（3）圓柱凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪是一個(gè)在圓柱面上開(kāi)有曲線凹槽或在圓柱端面上制出曲線輪廓的構(gòu)件，并繞其軸旋轉(zhuǎn)。它的從動(dòng)件可以獲得較大的行程。輪廓曲線位于柱體端部，并繞其軸線旋轉(zhuǎn)的凸輪稱為端面凸輪，如圖3-5-4所示。輪廓曲線位于柱體面上，并繞其軸線旋轉(zhuǎn)的凸輪稱為圓柱凸輪，如圖3-5-5所示。凸輪機(jī)構(gòu)2.按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)（1）移動(dòng)從動(dòng)件從動(dòng)件在直線位置做往復(fù)移動(dòng)，如圖3-5-2、圖3-5-3和圖3-5-4所示，其對(duì)應(yīng)的凸輪機(jī)構(gòu)稱為移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。（2）擺動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件就是從動(dòng)件只做往復(fù)擺動(dòng)，如圖3-5-5和圖3-5-6所示，其對(duì)應(yīng)的凸輪機(jī)構(gòu)稱為擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)3.按從動(dòng)件端部的結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)（1）尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)尖頂從動(dòng)件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，如圖3-5-2所示。它能與復(fù)雜的凸輪輪廓保持點(diǎn)或線接觸，因而從動(dòng)件可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因?yàn)榧忭斠啄p，故只適用于傳遞動(dòng)力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)中。（2）平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)平底從動(dòng)件受力方向始終與底面垂直，因此受力較平穩(wěn)，如圖3-5-6和圖3-5-7所示。在高速工作時(shí)，底面與凸輪之間較易形成油膜，從而減少摩擦、磨損，故在高速凸輪機(jī)構(gòu)中應(yīng)用較多。凸輪機(jī)構(gòu)（3）滾子從動(dòng)件凸輪