知识点二 汽车常用机构《汽车机械基础》河南省（对口招生）机械类 知识点讲解

河南省（对口招生）交通运输类《汽车常用机构》 知识点讲解 二、汽车常用机构 【课程要求】 1. 正确描述机器、机构、构件、零件和部件的概念。 2. 正确描述运动副、运动简图的概念。 3. 会分析汽车上各机构的工作原理、运动特性、静力学分析及简单计算等。 4. 能绘制汽车上的简单机构和运动简图。 5. 培养正确的质量强国意识。 【知识网络】 汽车常用机构知识网络 【知识要点】 知识点 1 机器的组成与机器和机构 1.机器的组成 人类为了适应生产中的需要，创造和发展了各种各样的机器。我们经常见到的汽车、拖拉机、内燃机、起重机、金属切削机床以及缝纫机、洗衣机等都是机器。 一般机器主要由4个基本部分组成，即动力部分、执行部分、传动部分及控制部分。简单的机器主要由前3个基本部分组成，其控制部分很简单。动力部分是机器工作的动力源；执行部分又称工作部分，它直接完成机器预定的功能；传动部分是为解决动力部分与执行部分之间各种连接与矛盾，将动力和运动传给执行部分的中间装置；控制部分的作用是控制机器的其他基本部分，使操作者随时实现或重置各种预定的功能。 2.机器与机构 机器的种类繁多，构造、用途和功能也各不相同，但它们都有一些共同的特征： （1）它们都是人为的实物组合。 （2）它们的各部分之间具有确定的相对运动。 （3）它们能代替或减轻人类的劳动，以完成有用的机械功（如汽车、机床和洗衣机）或转换机械能（如内燃机、发电机）。 机构仅有机器的前两个特征，即机构也是人为的实物组合，并且各实物之间具有确定的相对运动。在内燃机中，活塞、连杆、曲轴和汽缸体组成曲柄连杆机构，将活塞的往复移动转变为曲轴的连续转动。凸轮、顶杆和汽缸体组成凸轮机构，将凸轮的连续回转转变成顶杆有规律的往复移动。曲轴和凸轮轴上的齿轮与汽缸体组成齿轮机构，同时两轴保持一定的转速比。由此可见，机器是由机构组成的。 若不讨论做功和能量转换方面的问题，仅从结构和运动的角度来看，机器和机构并无区别，所以习惯上把机器和机构统称为机械。 知识点 2 零件、构件和部件 1.零件 从制造角度看，机器是由若干个零件组成的。零件是机器组成中不可再拆的最小单元，是机器的制造单元。按使用特点，零件可分为通用零件和专用零件两大类。通用零件是指各种机械中普遍使用的零件，如螺钉、键、齿轮和轴等；专用零件是指某些特殊的机械上才用到的零件，如内燃机的活塞和曲轴、汽轮机的叶片等。 2.构件 从运动角度看，可以认为机器是由若干构件组成的。各构件之间具有确定的相对运动，其形状和尺寸主要取决于运动性质。所以，构件是机器的运动单元。构件可能是一个零件，也可能是若干个零件的刚性组合体。如图2-3所示就是齿轮用键与轴连成一个整体而成为一个构件，其中的齿轮、键和轴都是零件。 3.部件 从装配角度看，可以认为较复杂的机器是由若干部件组成的。部件是机器的装配单元，如汽车的变速器、驱动桥等。 知识点 3 运动副及其分类 1.运动副的概念 所有构件均在同一平面或平行平面内运动的机构称为平面机构。本单元只讨论工程中常见的平面机构。 如前所述，机构是由两个以上的构件以一定的方式连接而成。这种连接既不同于螺栓连接，也不同于铆接、焊接之类的刚性连接，而是在连接处保持一定的相对运动。这种由两构件直接接触并产生一定相对运动的连接，称为运动副。例如前述内燃机中的汽缸体与活塞、活塞与连杆、连杆与曲轴、轴颈与轴承、凸轮与进气门推杆以及相啮合的两齿轮轮齿之间的连接等都构成运动副。 2.运动副的分类 运动副的两构件之间的相对运动可分为平面运动和空间运动，因此运动副也可分为平面运动副和空间运动副。因本书只研究平面的机构，所以也相应地只介绍平面运动副。 两构件构成的运动副，其接触形式不外乎点、线、面3种。按照接触的特性，一般将运动副分为低副和高副两类。 （1）低副。两构件通过面接触所构成的运动副称为低副。根据它们之间的相对运动是转动或移动，又可分为转动副和移动副。 ①转动副。若组成运动副的两构件之间只能绕同一轴线作相对转动，则该运动副称为转动副。如图2-4所示，构件1相对于构件2（构件3相对于构件4）只能绕垂直于xOy平面的轴转动，而不能沿x轴或y轴移动。内燃机中的连杆小头与活塞销，连杆大头与曲轴轴颈之间的连接均为转动副。 ②移动副。若组成运动副的两构件之间只能沿某一轴线方向做相对移动，则该运动副称为移动副。如图2-5所示，1和2两构件间的相对运动只能沿x轴方向移动，而不能沿y轴移动或绕任何轴转动。 （2）高副。两构件之间以点或线相接触所组成的运动副称为高副。组成高副的两构件间的相对运动为转动兼移动。如图2-6所示，图2-6a）中的车轮1与钢轨2，图2-6b）中的凸轮3与从动件4，以及图2-6c）中的轮齿6和齿轮7之间，分别在A点处组成高副。它们之间的相对运动只能沿接触点A的切线方向移动（t—t方向）和绕A点在tAn平面内转动，而不能沿n—n方向移动。 知识点 4 平面机构的运动简图 在分析现有机构的运动原理或设计新机构时，为使问题简单化，常常略去机构中构件的复杂外形和运动副的具体结构，仅用简单的线条和符号表示构件和运动副，并按一定的比例定出各运动副的相对位置，而绘制出的能表示机构运动特征的简单图形，称为机构运动简图。 为了仅表明机构的结构状况，也可不按严格比例绘制简图，通常把这种图形称为机构示意图。 绘制机构运动简图的方法和步骤 （1）分析机构的组成及运动情况，找出机架、原动件和从动件。 （2）根据各构件之间的相对运动性质，确定运动副的类型和数目。 （3）选择视图平面。一般选择与多数构件的运动平面相平行的平面作为视图平面。视图平面选定后，为避免一些构件在简图上相互重叠，应使机构停稳在一般位置（而不要停在特殊位置）来绘制机构运动简图。 （4）测出各运动副之间的相对位置，并选取适当的长度比例尺，用构件和运动副的规定符号绘出机构运动简图。 1　 退刀槽 / 砂轮越程槽：方便刀具 / 砂轮退出，必须画出。 2　 倒角和倒圆：为了去除零件的毛刺、锐边和便于装配，在轴端、孔口、台肩及轮缘等处，一般都加工成倒角；为了避免因应力集中而产生裂纹，在轴肩转角处往往加工成圆角过渡，称为倒圆。 知识点 5 常见四杆机构 1.曲柄连杆机构 图2-9a）所示，汽车发动机活塞曲柄机构是由活塞1、连杆2、曲轴3和缸体4组成的四杆机构。活塞与缸体之间的相对运动为移动，两者构成移动副；活塞与连杆小头通过活塞销连接，相对运动为转动，两者构成转动副；连杆大头与曲轴之间的相对运动为转动，两者构成转动副；曲轴轴颈和缸体座孔之间的相对运动为转动，两者构成转动副。这种在机构中只含有低副，且构件数为4个的平面机构，称为四杆机构。 2.机构的受力分析 活塞的受力：如图2-9b）所示，活塞除受到原动力p（燃气压力）的作用外，还受到缸体和连杆对它的约束力（N和R）作用，在三个力的作用下，活塞处于平衡状态，即三力的合力为零。三力同处于一个平面内，且作用线汇交于一点，这种力系称为平面汇交力系。物体在汇交力系的作用下要取得平衡，必须是力系的合力为零。 平面汇交力系的平衡条件：力系中各力在两个坐标轴上投影的代数和分别为零，即∑Fx=0，∑Fy=0。 【练习题】 一、单项选择题 1. 一般机器主要由（）个基本部分组成。 A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 2. 机器的（）部分是机器工作的动力源。 A. 执行 B. 传动 C. 动力 D. 控制 3. 机构是人为的实物组合，各实物之间具有确定的（） A. 相对运动 B. 静止状态 C. 固定连接 D. 弹性变形 4. 零件是机器组成中不可再拆的（） A. 最大单元 B. 最小单元 C. 装配单元 D. 运动单元 5. 构件是机器的（） A. 制造单元 B. 装配单元 C. 运动单元 D. 固定单元 6. 两构件通过面接触所构成的运动副称为（） A. 高副 B. 低副 C. 转动副 D. 移动副 7. 铸件表面相交处应做成（），防止裂纹与缩孔 A. 尖角 B. 铸造圆角 C. 倒角 D. 直角 8. 在机构中只含有低副，且构件数为4个的平面机构，称为（） A. 凸轮机构 B. 齿轮机构 C. 四杆机构 D. 曲柄滑块机构 9. 习惯上把机器和机构统称为（） A. 机构 B. 机械 C. 机器 D. 设备 10. 以下不属于机器共同特征的是（） A. 都是人为的实物组合 B. 各部分之间具有确定的相对运动C. 能代替或减轻人类的劳动 D. 都能将热能转换为机械能 二、填空题 1. 一般机器主要由________、________、________及________4个基本部分组成。 2. 机器的共同特征有：它们都是________、各部分之间有________、能________。 3. 按使用特点，零件可分为________零件和________零件两大类。 4. 构件是机器的________，部件是机器的________。 5. 两构件直接接触并产生一定相对运动的连接称为________。 6. 运动副按接触特性分为________和________两类。 7. 两构件通过面接触构成的运动副称为________，通过点或线接触构成的运动副称为________。 8. 内燃机中活塞、连杆、曲轴和汽缸体组成________机构。 三、判断题 1. 机器和机构统称为机械。（） 2. 零件是机器的运动单元。（） 3. 构件可能是一个零件，也可能是若干个零件的刚性组合体。（） 4. 低副是两构件通过点或线接触所构成的运动副。（） 5. 高副的两构件间相对运动为转动兼移动。（） 6. 四杆机构中只含有低副，且构件数为4个。（） 7. 习惯上从结构和运动的角度来看，机器和机构并无区别。（） 8. 部件是机器的装配单元，如汽车的变速器、驱动桥等。（） 四、简答题 1. 简述机器的四个基本组成部分及其功能。 2. 说明零件、构件和部件的区别与联系。 3. 什么是运动副？低副和高副有何区别？ 4. 简述绘制机构运动简图的基本步骤。 【答案】 一、单项选择题 1. C 2. C 3. A 4. B 5. C 6. B 7. C 8. D 9. C 10. D 二、填空题 1. 动力部分、执行部分、传动部分、控制部分 2. 人为的实物组合、确定的相对运动、代替或减轻人类的劳动 3. 通用、专用 4. 运动单元、装配单元 5. 运动副 6. 低副、高副 7. 低副、高副 8. 曲柄连杆 三、判断题 1. √ 2. × 3. √ 4. × 5. √ 6. √ 7. √ 8. √ 四、简答题参考答案 1. 机器的四个基本组成部分：①动力部分——机器工作的动力源；②执行部分——直接完成机器预定的功能；③传动部分——将动力和运动传给执行部分的中间装置；④控制部分——控制机器的其他基本部分，使操作者随时实现或重置各种预定的功能。 2. 零件是机器组成中不可再拆的最小单元，是机器的制造单元；构件是机器的运动单元，可能是一个零件也可能是若干零件的刚性组合体；部件是机器的装配单元，如汽车的变速器、驱动桥等。 3. 运动副是两构件直接接触并产生一定相对运动的连接。低副是两构件通过面接触构成的运动副（如转动副、移动副）；高副是两构件通过点或线接触构成的运动副。 4. 绘制机构运动简图的步骤：①分析机构的组成及运动情况，找出机架、原动件和从动件；②确定运动副的类型和数目；③选择视图平面；④测出各运动副之间的相对位置，选取长度比例尺，用规定符号绘出简图。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $