1、項目三 汽車常用機構學習任務一 繪制內燃機運動簡圖 學習任務二 汽車常見四桿機構學習任務三 內燃機配氣機構學習任務四 駐車制動鎖止機構學習任務一 繪制內燃機運動簡圖 任務描述：汽車發動機通常采用的是內燃機，它的運動規律可以用運動簡圖的形式來進行描述。掌握內燃機運動簡圖的繪制方法，可以幫助學生理解內燃機的工作原理。那內燃機運動簡圖是怎樣繪制的呢？ 學習目標：了解平面機構的組成掌握零件和構件的特點掌握運動副的形式和符號掌握機構中構件的分類具有繪制內燃機運動簡圖的能力一、機構簡介都是人為的實體組合；各實體間具有確定的相對運動。能實現能量的轉換或完成有用的機械功。 同時具備這三個特征的稱為機器，而機構

2、僅具備前兩個特征 。 機構就是多個實體的組合，能實現預期的機械運動。 圖3-1-2 組成內燃機的機構 a）曲柄連桿機構 b）齒輪機構 c）凸輪機構 組成機械的各個相對運動的實體稱為構件。構件可以是一個零件，（內燃機的曲軸），也可能是若干個零件的剛性組合體，如（內燃機的連桿） 構件是機器的運動單元。零件是機器組成中不可再拆的最小單元，是機器的制造單元。按使用特點，零件可分為兩類：一類是在各種機器中都可能用到的零件，稱為通用零件，如螺母、螺栓、凸輪、齒輪、鍵等；另一類是在特定的機器中才能用到的零件，稱為專用零件，如內燃機的曲軸、活塞等。二、運動副這種兩個構件直接接觸又能產生一定相對運動的聯接稱為運

3、動副。運動副中構件間的接觸形式有點、線和面三種形式。按照構件間的接觸特性，一般運動副可分為低副和高副兩類。1.低副兩構件通過面接觸而組成的運動副稱為低副。轉動副：若組成運動副的兩構件之間只能繞著同一軸線作相對轉動。如：內燃機的曲軸與連桿 移動副：若組成運動副的兩構件之間只能沿著某一軸線方向作相對移動 。如：活塞與氣缸 低副中兩構件之間是面接觸，承受相同載荷時，壓強較低，不易磨損。2.高副兩構件通過點接觸或線接觸而組成的運動副稱為高副。高副中兩構件之間是點或線接觸，其接觸部分的壓強較高，故容易磨損。三、平面機構運動簡圖所有構件均在同一平面或平行平面內運動的機構稱為平面機構。由于機構的運動特性只與

4、構件的數目、運動副的類型(低副或高副)、運動副的數目及相對位置(轉動副中心、移動副的中心線和高副接觸點的位置等)有關，而與構件的外形、截面尺寸、組成構件的零件數目及運動副的具體構造無關。因此，分析機構運動時，為了簡化問題便于研究，可按一定的長度比例尺確定運動副的位置，并用特定的構件和運動副符號及簡單線條繪制出圖形。這種表示機構運動特性的簡單圖形，稱為機構運動簡圖。1平面機構的組成根據機構工作時構件的運動情況不同，可將構件分為機架、主動件和從動件三類 。機構中固定不動的構件稱為機架，它用來支承其他活動構件；機構中接受外部給定運動規律的活動構件稱為主動件或原動件，一般與機架相連；機構中隨主動件而運

5、動的其他全部活動構件稱為從動件。 2.機構運動簡圖的符號 3.機構運動簡圖的繪制觀察機構的實際結構，分析機構的運動情況，找出機構的固定件（機架）、原動件和從動件。從原動件開始，按運動傳遞路線，分清構件間相對運動的性質，確定運動副的類型。以與機構運動平面相平行的平面作為繪制運動簡圖的平面，用規定的符號和線條按比例尺繪制在此平面上，得到的圖形即為機構運動簡圖 。學習任務二 汽車常見四桿機構 任務描述：內燃機中的活塞、連桿、曲軸等組成了平面連桿機構，而汽車的轉向機構、車門的啟閉機構采用了鉸鏈四桿機構，那這些鉸鏈四桿機構是怎樣實現汽車轉向和車門啟閉的呢？ 學習目標：了解鉸鏈四桿機構的概念掌握鉸鏈四桿機

6、構的基本類型熟悉平面四桿機構的性質了解鉸鏈四桿機構的演化具有分析汽車常見四桿機構運動的能力 構件間全部由低副連接而成的機構，稱為平面連桿機構。由4個構件組成的平面連桿機構稱為平面四桿機構 。主要包括鉸鏈四桿機構和滑塊四桿機構兩大類 。一、鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構是將4個構件用4個轉動副組成的機構。機構中固定不動的構件4，稱為機架；機構中與機架相聯的構件1、3稱為連架桿；連架桿若能繞機架作整周轉動則稱為曲柄；連架桿只能繞機架在小于360的范圍內作往復擺動則稱為搖桿；與連架桿相連的桿2稱為連桿。 1.曲柄搖桿機構兩個連架桿中一個是曲柄，另一個是搖桿的鉸鏈四桿機構，稱為曲柄搖桿機構。 曲柄搖桿機構將

7、曲柄的整周回轉運動轉換成搖桿的往復擺動。汽車前窗刮水器，當主動曲柄AB轉動時，從動搖桿CD做往復擺動，利用搖桿的延長部分實現刮水動作。也有搖桿作為主動件而曲柄作為從動件的情況，如圖3-2-4所示的縫紉機踏板機構。2.雙曲柄機構兩個連架桿都為曲柄的鉸鏈四桿機構稱為雙曲柄機構。通常其主動曲柄等速轉動時，從動曲柄作變速轉動。變速篩。 當兩曲柄的長度相等而且平行時，稱為平行雙曲柄機構。這時4根桿組成了平行四邊形，如下圖所示。雙曲柄機構如果對邊桿長度相等，但互不平行，稱為反平行雙曲柄機構。公共汽車車門啟閉機構。 3.雙搖桿機構兩個連架桿若都是搖桿，則稱為雙搖桿機構。如圖3-2-8所示為飛機起落架機構 二

8、、鉸鏈四桿機構中曲柄存在的條件(1)連架桿與機架中必有一桿是最短桿。(2)最短桿與最長桿長度之和小于或等于其他兩桿長度之和。推論：在鉸鏈四桿機構中，最短桿與最長桿長度之和小于或等于其他兩桿長度之和時，則：取與最短桿相鄰的桿為機架時，此機構為曲柄搖桿機構，如圖3-2-9a所示。取最短桿為機架時，此機構為雙曲柄機構，如圖3-2-9b所示。取與最短桿相對的桿為機架時，此機構為雙搖桿機構，如圖3-2-9c所示。若鉸鏈四桿機構中，最短桿和最長桿長度之和大于其他兩桿長度之和，則無論取哪一桿件為機架，均為雙搖桿機構。如圖3-2-9d所示。三、鉸鏈四桿機構的演化曲柄滑塊機構 導桿機構四、平面四桿機構的性質1急

9、回運動特性平面連桿機構中，從動件空回行程的速度比工作行程的速度大的特性稱為連桿機構的急回特性。行程速比系數K表明急回運動的相對程度。當曲柄搖桿機構在運動中出現極位夾角時，機構就具有急回運動特性。且夾角越大，K越大，機構的急回運動性質就越顯著 。2壓力角和傳動角 作用于從動件上的力與其作用點C的絕對速度方向之間所夾的銳角，稱為壓力角。壓力角的余角稱為傳動角。 3死點位置 在曲柄搖桿機構中，若搖桿CD為主動件時，當搖桿處于兩個極限位置時，連桿和曲柄共線，連桿傳給曲柄的作用力通過曲柄的轉動中心A點，此時，機構的傳動角為零，不能推動曲柄AB轉動，機構的這種位置稱為死點位置。 學習任務三 內燃機配氣機構

10、任務描述：內燃機中的配氣機構是發動機中的重要機構，工作時要求在一個工作循環內，氣門要迅速打開，隨即迅速關閉，然后保持關閉不動，這種要求用平面連桿機構是不能實現的，那么配氣機構是如何實現氣門啟閉的？ 學習目標：了解配氣機構的工作原理掌握凸輪機構的組成和分類掌握凸輪機構的基本參數掌握壓力角的大小對傳動效率的影響熟悉從動件常用的運動規律 一、 凸輪機構的組成、應用和特點凸輪機構主要由凸輪、從動件和機架三個基本構件組成。凸輪是一個具有特殊曲線輪廓或凹槽的構件，一般以凸輪為主動件，它通常作等速轉動，但也有作往復擺動和往復直線移動的。通過凸輪與從動件的直接接觸，驅使從動件作往復直線運動或擺動。只要適當地設

11、計凸輪輪廓曲線，就可以使從動件獲得預定的運動規律。 氣門開啟和關閉時間的長短和其速度變化，取決于凸輪輪廓曲線的形狀。二、凸輪機構的分類1.按凸輪的形狀分類盤形凸輪機構：一個繞固定軸線轉動并具有變化向徑的盤形構件，它是凸輪的最基本形式，結構簡單，應用最廣，但從動件的行程不能太大 。移動凸輪機構：移動凸輪是一個具有曲線輪廓并作往復直線運動的構件 圓柱凸輪機構：圓柱凸輪是一個在圓柱面上開有曲線凹槽或在圓柱端面上做出曲線輪廓的構件，并繞其軸線旋轉，它的從動件可以獲得較大的行程。 2.按從動件的形狀分類（1）尖頂從動件凸輪機構 （2）滾子從動件凸輪機構 （3）平底從動件凸輪機構 三、凸輪機構的基本參數及

12、運動過程1基圓以凸輪的最小向徑為半徑所作的圓稱為基圓，基圓半徑用表示。 2推程及從動件的升程當凸輪以等角速度順時針轉過時，凸輪輪廓AB段按一定運動規律將從動件尖頂由起始位置推到最遠位置，這一過程稱為推程，與推程對應的凸輪轉角稱為推程運動角。從動件移動的距離稱為從動件的升程。3.遠休止角凸輪繼續轉過 時，對應的凸輪輪廓段是圓弧，故從動件在最高位置靜止不動，對應的凸輪轉角 稱為遠休止角。 4.回程凸輪繼續轉過 時，從動件在其重力或彈簧力作用下按一定運動規律沿 段回到初始位置，這個過程稱為回程，凸輪相應的轉角 稱為回程運動角。 5.近休止角凸輪繼續轉過時，因凸輪輪廓段為圓弧，故從動件在最近位置靜止不

13、動，對應的凸輪轉角稱為近休止角。凸輪繼續轉動時，從動件將重復上述過程。6. 位移曲線當凸輪逆時針轉過角 時，從動件就會產生一個位移S，用橫坐標代表凸輪的轉角，縱坐標代表從動件的位移，把從動件位移隨凸輪轉角的變化關系，用曲線描繪出來，稱為位移曲線，如圖3-3-5b）所示。7壓力角 壓力角是在從動件與凸輪的接觸點，從動件的受力方向線(凸輪輪廓曲線的法線)與速度方向之間的夾角。凸輪機構的壓力角是隨凸輪的轉動不停地變化的 。四、從動件常用的運動規律1.等速運動等速運動是從動件上升或下降的速度為一常數的運動規律。例如：某凸輪機構與從動件作勻速運動，凸輪轉角與從動件位移的對應關系如表3-3-1所示。2.等

14、加速等減速運動規律從動件在推程（或回程）的前半段行程作等加速運動，后半段行程作等減速運動。通常，等加速段和等減速段時間相等，加速度的絕對值也相等 。五、凸輪和滾子的材料凸輪機構工作時，往往要承受沖擊載荷，同時凸輪表面有嚴重的磨損，凸輪輪廓磨損后將導致從動件運動規律發生變化。因此要求凸輪表面硬度要高且耐磨，而心部要有較好的韌性。凸輪：40、45鋼調質 ；45或40Cr鋼表面淬火或20Cr滲碳淬火滾子：45鋼或T9、T10等工具鋼 學習任務四 駐車制動鎖止機構任務描述：汽車停在斜坡上不會下滑是因為駐車制動器在起作用，是什么裝置保證駐車制動器工作可靠，不會失效呢？駐車制動器的鎖止裝置是哪種裝置呢？

15、學習目標：了解間歇運動機構的特點掌握棘輪機構的組成掌握棘輪機構的工作原理熟悉棘輪機構的類型 一、 棘輪機構 1棘輪機構的組成和特點如圖3-4-1所示的是一種齒式棘輪機構，它由棘輪、棘爪和機架組成。1-搖桿 2-棘爪 3-棘輪 4-止回棘爪 主動搖桿1空套在棘輪的中心支承軸上，當它向左擺動時，其上的棘爪2在自重或彈簧的作用下嵌入棘輪3的齒槽內，推動棘輪逆時針轉過一定角度，而止回棘爪4在棘輪的齒背上滑過。當搖桿1向右擺動時，止回棘爪4借助彈簧嵌入到棘輪3的齒槽內，阻止棘輪順時針轉動，同時棘爪2在棘輪3齒背上滑過，棘輪則靜止不動。當搖桿作往復擺動時，棘輪作單向的間歇運動。搖桿的擺動可通過曲柄搖桿機構

16、和凸輪機構來實現。棘輪機構結構簡單、制造方便、運動可靠，改變棘輪轉角方便(如改變搖桿的擺角)。可實現步進運動、分度、超越運動和制動等 。2.棘輪機構的類型及應用 按工作原理可分為齒式棘輪機構和摩擦式棘輪機構 。（1）外嚙合棘輪機構 如圖3-4-1所示，棘爪裝在棘輪的外面，稱為外嚙合棘輪機構。 （2）內嚙合棘輪機構 如圖3-4-3所示的自行車后軸上的飛輪，棘爪2裝在棘輪3的內部，稱為內嚙合棘輪機構。 （3）單動式棘輪機構 如圖3-4-1所示的棘輪機構，原動件只能按某一方向（逆時針）擺動時，才能推動棘輪轉動一個角度。（4）雙動式棘輪機構 如圖3-4-4所示，當主動搖桿往復擺動一次時，兩個棘爪都能推動棘輪向同一個方向轉動，故稱為雙動式。 （5）可變向棘輪機構前面所介紹的棘輪機構，棘輪只能向一個方向轉動。當棘輪輪齒制成方形時，可實現棘輪作雙向間歇運動，即成為可變向棘輪機構。 （6）摩擦式棘輪機構如圖3-4-7