書名：汽車維修基礎(chǔ)
作者名：陸佳主編
本章字數(shù)： 2502字
更新時間： 2018-12-27 14:59:01

上篇機械傳動

單元1 常用機構(gòu)與軸系零件

課題一平面連桿機構(gòu)

本課題學(xué)習(xí)目標(biāo)

理論目標(biāo)

1.熟悉平面連桿機構(gòu)的組成、應(yīng)用及特點。

2.熟悉四桿機構(gòu)的基本形式、演化及應(yīng)用。

技能目標(biāo)

1.會區(qū)分鉸鏈四桿機構(gòu)的三種基本形式。

2.熟悉汽車上常用的平面連桿傳動。

情感目標(biāo)

1.教師通過觀察等了解學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)品質(zhì)、積極性等方面的進步和缺失，從而做出更好的引導(dǎo)和調(diào)整。

2.培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

任務(wù)說明

學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識鏈接及教師的指導(dǎo)下，完成以下任務(wù)：

任務(wù)一區(qū)分低副與高副，判斷鉸鏈四桿機構(gòu)的三種基本形式。

任務(wù)二四桿機構(gòu)的演化及應(yīng)用。

任務(wù)一

1.觀察下列圖形（如圖1-1-1和圖1-1-2所示），哪個是低副？哪個是高副？

圖1-1-1 運動副一

圖1-1-2 運動副二

2.觀察下列鉸鏈四桿機構(gòu)（如圖1-1-3～圖1-1-5所示），判斷其基本形式。

圖1-1-3 鉸鏈四桿機構(gòu)一

圖1-1-4 鉸鏈四桿機構(gòu)二

圖1-1-5 鉸鏈四桿機構(gòu)三

【相關(guān)知識鏈接】

一、平面連桿機構(gòu)的組成及運動副的分類

1.平面連桿機構(gòu)的組成

圖 1-1-6 所示為單缸汽油發(fā)動機的曲柄連桿機構(gòu)。它由汽缸、活塞、連桿、曲軸四個構(gòu)件構(gòu)成一個平面連桿機構(gòu)，能將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化成曲軸的回轉(zhuǎn)運動，或是將曲軸的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運動。這些構(gòu)件組成機構(gòu)時，每個構(gòu)件都以一定的方式與其他構(gòu)件相互連接。這種連接的特點是允許兩構(gòu)件間存在著一定的相對運動。使兩構(gòu)件直接接觸而又產(chǎn)生一定相對運動的連接稱為運動副。機構(gòu)是由若干具有相對運動的構(gòu)件組成的。

圖1-1-6 單缸汽油發(fā)動機的曲柄連桿機構(gòu)

2.運動副及其分類

如圖1-1-7所示，運動副根據(jù)接觸方式可分為低副和高副

圖1-1-7 運動副

1）低副

兩構(gòu)件之間以面接觸組成的運動副稱為低副，它又可分為轉(zhuǎn)動副、移動副和螺旋副。2）高副

兩構(gòu)件之間以點或線相接觸組成的運動副稱為高副。

二、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及類型

平面連桿機構(gòu)是由許多剛性構(gòu)件用低副連接組成的平面機構(gòu)，其特點是：采用低副，面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損、形狀簡單、易加工。平面連桿機構(gòu)在生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛，如汽車發(fā)動機中的曲柄連桿機構(gòu)、汽車的前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)等都是平面連桿機構(gòu)在生產(chǎn)中的具體應(yīng)用。

根據(jù)連桿機構(gòu)中各構(gòu)件間相對運動范圍分：平面連桿機構(gòu)與空間連桿機構(gòu)；根據(jù)連桿機構(gòu)所含構(gòu)件數(shù)可分為：四桿機構(gòu)與多桿機構(gòu)。平面四桿機構(gòu)的基本形式是鉸鏈四桿機構(gòu)，其他四桿機構(gòu)都是由它演變得到的。

1.鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式

當(dāng)平面四桿機構(gòu)中的運動副都是轉(zhuǎn)動副時，可稱為鉸鏈四桿機構(gòu)，如圖 1-1-8 所示。機架固定不動，兩條連架桿與機架相連，并繞 A、D 做定軸轉(zhuǎn)動，其中能繞機架做 360°轉(zhuǎn)動的連架桿稱為曲柄；只能在一定角度內(nèi)做擺動的連架桿稱為搖桿；與機架相對的構(gòu)件稱為連桿。

圖1-1-8 鉸鏈四桿機構(gòu)

2.鉸鏈四桿機構(gòu)的類型

連桿的運動狀態(tài)較為復(fù)雜，一般而言，按兩連架桿是曲柄還是搖桿的不同，可將鉸鏈四桿機構(gòu)分為以下三種形式：

1）曲柄搖桿機構(gòu)

兩連架桿中一個為曲柄，另一個為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)，稱為曲柄搖桿機構(gòu)。曲柄搖桿機構(gòu)的應(yīng)用非常廣泛，常用于縫紉機踏板機構(gòu)、牛頭刨床的橫向進給機構(gòu)等，如圖1-1-9所示。

圖1-1-9 曲柄搖桿機構(gòu)的應(yīng)用

2）雙曲柄機構(gòu)

兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)，稱為雙曲柄機構(gòu)。在雙曲柄機構(gòu)中，應(yīng)用最多的是正平行四邊形機構(gòu)。其相對應(yīng)的兩桿長度分別相等，從而形成一個平行四邊形，如圖 1-1-10 所示。雙曲柄機構(gòu)常用于機車車輪聯(lián)動機構(gòu)、天平機構(gòu)、汽車車門的開閉機構(gòu)等，如圖1-1-11所示。

圖1-1-10 雙曲柄機構(gòu)

圖1-1-11 雙曲柄機構(gòu)的應(yīng)用

3）雙搖桿機構(gòu)

兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu)。圖 1-1-12 所示為起重機的變幅機構(gòu)。當(dāng)搖桿搖動時，可以使懸掛在連桿 BC 延長部分的吊鉤能近似在水平線上移動。汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)是兩個搖桿長度相等的雙搖桿機構(gòu)。汽車轉(zhuǎn)彎時，兩個前輪連接的兩搖桿擺動的角度β和α不相等，如果在轉(zhuǎn)彎的任意位置都能使兩個前輪的軸線交點 P 落在后輪軸線的延長線上，使整個車身繞P點轉(zhuǎn)動，四個車輪都做純滾動，則可避免輪胎滑動磨損。

圖1-1-12 雙搖桿機構(gòu)的應(yīng)用

任務(wù)二

判斷圖1-1-13中哪個是曲柄滑塊機構(gòu)？哪個是導(dǎo)桿機構(gòu)？

圖1-1-13 判斷機構(gòu)類型

【相關(guān)知識鏈接】

三、鉸鏈四桿機構(gòu)的演化和應(yīng)用

在鉸鏈四桿機構(gòu)中，通過改變桿長，出現(xiàn)了曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)。為了滿足某些機構(gòu)運動方面的要求，再改變某些構(gòu)件形狀并選擇不同構(gòu)件作為機架等，可以獲得其他形式的四桿機構(gòu)，如曲柄滑塊機構(gòu)、導(dǎo)桿機構(gòu)等。

1.曲柄滑塊機構(gòu)

如圖1-1-14所示，將曲柄搖桿機構(gòu)中的搖桿3的長度趨向無窮大，機架同時加長，則搖桿的擺動中心移至無窮遠，搖桿與連桿鉸接點的運動軌跡就變成了沿直線導(dǎo)軌往復(fù)運動的滑塊，成為曲柄滑塊機構(gòu)。

圖1-1-14 曲柄滑塊機構(gòu)由曲柄搖桿機構(gòu)演化而來

在曲柄滑塊機構(gòu)中，曲柄做圓周運動，如以曲柄為主動件時，則由連桿帶動滑塊做往復(fù)直線運動；相反以滑塊為主動件做往復(fù)直線運動時，則由連桿帶動曲柄做連續(xù)圓周運動，滑塊行程等于曲柄長度的兩倍，即S=2r。由此可知，曲柄、滑塊可以互為主動件。

曲柄滑塊機構(gòu)在各種機械中應(yīng)用廣泛，如圖1-1-15所示為曲柄滑塊機構(gòu)在壓力機和內(nèi)燃機中的應(yīng)用。在壓力機中曲柄為主動件，在內(nèi)燃機中活塞為主動件。

圖1-1-15曲柄滑塊機構(gòu)的應(yīng)用

2.導(dǎo)桿機構(gòu)

導(dǎo)桿機構(gòu)是通過改變曲柄滑塊機構(gòu)中的固定件演化而來的，如圖 1-1-16 所示。當(dāng)曲柄 1固定，機架作為桿4時，即可得到導(dǎo)桿機構(gòu)。桿2通常為主動件，桿4為導(dǎo)桿，滑塊3可相對導(dǎo)桿4滑動。當(dāng)桿1長度小于桿2長度時，桿2與桿4均可做圓周運動，稱為轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)。當(dāng)桿1長度大于桿2長度時，桿4只能做往復(fù)擺動，稱為擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。導(dǎo)桿機構(gòu)常用于牛頭刨床、插床和旋轉(zhuǎn)油泵中。

圖1-1-16 導(dǎo)桿機構(gòu)

當(dāng)連桿2固定，機架作為桿4時，即可得到如圖1-1-17所示的擺動滑塊機構(gòu)。這種機構(gòu)一般是以桿1或桿4為主動件。當(dāng)桿1做轉(zhuǎn)動或擺動時，桿4相對于滑塊3滑動并一起繞C點擺動。當(dāng)桿4作為主動件在滑塊3中移動時，桿1即繞B點轉(zhuǎn)動或擺動。自卸貨車裝置常用此機構(gòu)，如圖1-1-18所示。