第十一章 汽车典型机构的分析与应用,学习目标 第一节 常见四杆机构 第二节 齿轮传动、 齿轮系与减速器 第三节 带传动与链传动,学习目标,学习目标 理解汽车平面连杆机构、 凸轮机构、 间歇机构、 螺旋机构等的基本形式与应用特点； 能对汽车平面连杆机构、 凸轮机构、 间歇机构、 螺旋机构进行运动分析及功能分析； 掌握渐开线齿轮基本特征以及传动特点； 掌握渐开线斜齿轮的传动特点与应用； 掌握定轴齿轮系的传动比计算方法及轮系中各个齿轮转动方向的判别， 会确定主、 从动轮的转向关系； 了解各类轮系的功能； 理解汽车机械所涉及的带传动的类型、 特点与应用； 理解汽车机械所涉及的链传动的类型、 特点与应用。,返回,第一节 常见四杆机构,一、平面连杆机构 各构件的运动平面相互平行的机构为平面机构（ 即在某一个平面上可完全表达出其运动形式的机构） 。运动副为低副的平面机构称为平面四杆机构。平面四杆机构是平面机构的基础， 按其构件的运动形式不同， 可分为铰链四杆机构和滑块四杆机构两大类， 前者是平面四杆机构的基本形式， 后者由前者衍生而成。,下一页,返回,第一节 常见四杆机构,1.铰链四杆机构的基本形式及应用 铰链四杆机构是指连接构件间， 都是作回转运动的平面四杆机构， 如图11-1所示。 按两连架杆是曲柄还是摇杆的不同， 可将铰链四杆机构分为三种形式： 即曲柄摇杆机构、 双曲柄机构和双摇杆机构。 1)曲柄摇杆机构 两连架杆中一个为曲柄、 另一个为摇杆的铰链四杆机构， 称为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构主要用以实现将曲柄的匀速转动变成摇杆的摆动， 如图11-2所示的雷达天线俯仰角调整机构。或是将摇杆的往复摆动变成曲柄的整周转动， 如图 11-3所示的缝纫机脚踏板机构。,下一页,返回,上一页,第一节 常见四杆机构,2)双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构， 称为双曲柄机构。双曲柄机构中， 通常主动曲柄作匀速转动， 从动曲柄作同向变速转动。如图 11-4所示的惯性筛机构， 当曲柄 AB作匀速转动时， 曲柄 CD作变速转动， 通过构件 CF使筛子产生变速直线运动， 筛子内的物料因惯性而来回抖动， 从而达到筛选的目的。 在双曲柄机构中， 若相对的两杆长度分别相等且平行时， 则称为平行四边形机构。它有如图11-5所示的正平行双曲柄机构和如图11-6所示的反平行双曲柄机构两种形式。前者的运动特点是两曲柄的转向相同且角速度相等， 连杆作平动； 后者的运动特点是两曲柄的转向相反且角速度不等。,下一页,返回,上一页,第一节 常见四杆机构,图11-7所示的机车驱动轮联动机构是正平行双曲柄机构的应用实例。图11-8所示为车门启闭机构，是反平行双曲柄机构的一个应用， 它使两扇车门朝相反的方向转动， 从而保证两扇门能同时开启或关闭。 3)双摇杆机构 在铰链四杆机构中， 若两连架杆均为摇杆， 则该机构为双摇杆机构。双摇杆机构能将主动摇杆的往复摆动转换成从动摇杆的往复摆动。,下一页,返回,上一页,第一节 常见四杆机构,2.其他形式的四杆机构及应用 1)曲柄滑块机构 曲柄滑块机构中其中一个连架杆是曲柄， 另一个连架杆相对于机架作往复直线移动而成为滑块。在如图 11-9所示的汽车发动机活塞连杆机构中， 将曲轴的回转运动转化为活塞的往复运动， 或是将活塞的往复运动转化为曲轴的回转运动。 若将图11-9所示的曲柄滑块机构的构件作为机架， 则曲柄滑块机构就演化为导杆机构，连架杆对滑块的运动起导向作用， 称为导杆， 它包括转动导杆机构和摆动导杆机构两种形式。如图11-10所示， 导杆均能绕机架作整周转动， 称为转动导杆机构。如图 11-11所示， 导杆AD只能在某一角度内摆动， 称为摆动导杆机构。导杆机构具有很好的传力性能， 常用于插床、牛头刨床和送料装置等机器中。,下一页,返回,上一页,第一节 常见四杆机构,2)摇块机构 若将图11-9所示曲柄滑块机构的构件作为机架， 则曲柄滑块机构就演化为如图11-12所示的摇块机构。曲柄作整周转动， 滑块只能绕机架往复摆动。这种机构常用于摆缸式原动机和气、 液压驱动装置中， 如图11-13所示的自动货车翻斗机构。 3)定块机构 若将曲柄滑块机构的滑块作为机架， 则曲柄滑块机构就演化为如图11-14所示的定块机构。这种机构常用于抽油泵和手摇抽水唧筒（ 如图11-15所示） 。,下一页,返回,上一页,第一节 常见四杆机构,二、凸轮机构 1.凸轮机构的组成和应用 凸轮机构是一种常用的高副机构， 广泛用于各种机械和自动控制装置中。通常用于传力不大的调节机构和控制机构中。如图11-16所示， 凸轮机构由凸轮、 从动件和机架三个基本构件组成。 2.凸轮机构的分类 凸轮机构的类型很多， 通常按凸轮和从动件的几何形状及运动类型分类。,下一页,返回,上一页,第一节 常见四杆机构,1)按凸轮形状分类 (1)盘形凸轮： 盘形凸轮是一种外缘或凹槽具有变化半径的盘形构件， 如图11-17所示的内燃机配气机构。 (2)圆柱凸轮： 圆柱凸轮是一种在圆柱面上开有曲线凹槽或在圆柱端面上制出曲线轮廓的构件， 如图 11-18所示的缝纫机拉线机构。 (3)移动凸轮： 如图11-19所示为自动机床靠模机构。盘形凸轮和移动凸轮与从动件之间的相对运动为平面运动， 属于平面凸轮机构； 而圆柱凸轮与从动件之间的相对运动不在平行平面内， 属于空间凸轮机构。,下一页,返回,上一页,第一节 常见四杆机构,2)按从动件形式分类 图11-20为凸轮从动件的三种类型。此外， 凸轮可按从动件的运动类型分为直动从动件和摆动从动件。 三、间歇运动机构 间歇运动机构是将主动件的连续运动变换为从动件遵循一定规律时停时动的机构。间歇运动机构的类型很多， 常用的有棘轮机构、 槽轮机构等。,下一页,返回,上一页,第一节 常见四杆机构,1.棘轮机构 1)棘轮机构的组成及工作原理 如图11-21所示， 棘轮机构由棘轮、 棘爪、 摇杆及机架组成。图11-22是双棘爪机构。 工作原理： 当摇杆顺时针方向摆动时， 棘爪将插入棘轮齿槽中， 并带动棘轮顺时针方向转过一定的角度； 当摇杆逆时针方向摆动时， 棘爪在棘轮的齿背上滑过， 这时棘轮不动。这样， 当摇杆连续往复摆动时， 就实现了棘轮的单向间歇运动。,下一页,返回,上一页,第一节 常见四杆机构,2)棘轮机构的类型 棘轮机构按其工作原理， 可分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构两大类。按啮合部位可分为外啮合和内啮合两种形式。按驱动方向可分为单向驱动和双向驱动棘轮机构， 单向驱动棘轮机构的棘轮多为锯齿形， 双向驱动棘轮机构的棘轮多为矩形。 如图11-23所示为自行车后轮飞轮中的内啮合单向驱动棘轮机构。,下一页,返回,上一页,第一节 常见四杆机构,2.槽轮机构 槽轮机构由带圆柱销的主动拨盘、 具有径向槽的从动槽轮和机架组成。拨盘以等角速度做连续回转，槽轮时而转动， 时而静止。当圆柱销未进入槽轮的径向槽时， 由于槽轮的内凹圆弧被拨盘的外凸圆弧卡住， 故槽轮静止不动。当圆柱销刚刚进入槽轮径向槽时， 槽轮的内凹弧开始松开， 槽轮受圆柱销的驱使而转动. 槽轮机构的停歇时间和运动时间取决于槽轮的槽数和拔销数。 槽轮机构可分为外槽轮机构和内槽轮机构， 如图11-24和图11-25所示。 槽轮机构结构简单， 工作可靠， 转位方便， 能精确控制转角， 但转角大小不可调节， 且有冲击， 只能用于低速机构或分度机构中。如图11-26所示为转塔车床的刀架转位机构。,下一页,返回,上一页,第一节 常见四杆机构,四、螺旋机构 螺旋机构由螺杆、 螺母和机架组成（ 一般把螺杆和螺母之一作为机架） ， 其主要功用是将旋转运动变换为直线运动， 并同时传递运动和动力， 是机械设备和仪器仪表中广泛应用的一种传动机构。 按用途和受力情况， 螺旋机构又可分为传递运动、 动力和用于调整三种类型； 按螺旋副的摩擦性质， 螺旋机构可分为滑动螺旋机构、 滚动螺旋机构和静压螺旋机构三种类型。螺旋机构具有结构简单、 工作连续平稳、 传动比大、 承载能力强、 传递运动准确、 易实现自锁等优点， 故应用广泛。 螺旋机构的缺点是摩擦损耗大、 传动效率低。随着滚珠螺纹的出现， 缺点已得到很大的改善。,下一页,返回,上一页,第一节 常见四杆机构,1.螺纹及其主要参数 螺纹是指在圆柱或圆锥的内或外表面上， 用不同形状的刀具沿螺旋线切制出的具有相同断面的连续凸起和沟槽。在圆柱（ 或圆锥） 外表面上的螺纹称为外螺纹； 在零件内表面上的螺纹称为内螺纹。 螺纹有右旋和左旋之分。当螺纹按顺时针旋进的称为右旋螺纹， 反之称为左旋螺纹。判别旋向时， 可将外螺纹按轴线垂直放置， 若螺纹可见部分为左低右高， 则为右旋螺纹， 反之为左旋螺纹。 螺纹的直径有大径（ 公称直径） 、 小径、 中径，如图11-27所示。,下一页,返回,上一页,第一节 常见四杆机构,大径指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。用 （D） 表示。 小径指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。用 （D1）表示。中径指母线通过牙型上沟槽宽度和凸起宽度相等的假想圆柱的直径。用2（D2）表示。 螺纹有单线螺纹、 双线螺纹和多线螺纹之分， 如图 11-28所示。 2.滑动螺旋传动机构 滑动螺旋按螺杆上螺旋副的数目， 滑动螺旋机构可分为单螺旋机构和双螺旋机构两种。,下一页,返回,上一页,第一节 常见四杆机构,1)单螺旋机构 由一个螺杆和一个螺母组成。根据螺杆和螺母相对运动的组合， 单螺旋机构有四种基本传动形式， 其运动形式、 特点、 应用见表11-1。 2)双螺旋机构 具有两段不同螺纹的螺杆与两个螺母组成的螺旋机构称为双螺旋机构。 3)差动螺旋机构 当两螺旋副中的螺纹旋向相同时， 则形成差动螺旋机构， 如图11-29所示。 4)复式螺旋机构 图11-30所示的电杆线张紧器， 图11-31所示的弹簧圆规均属于复式螺旋机构。,下一页,返回,上一页,第一节 常见四杆机构,3.滚动螺旋传动机构 为减少摩擦， 提高传动效率和精度， 在螺杆和螺母的螺旋面上加工出弧形螺旋槽， 从而形成滚道， 并放入滚珠。当螺杆与螺母相对转动时， 滚珠沿滚道滚动， 这种螺旋机构称为滚动螺旋机构， 如图11-32所示。滚动螺旋机构按滚道返回装置的不同， 分为外循环和内循环两种。,返回,上一页,第二节齿轮传动、 齿轮系与减速器,一、齿轮传动的特点、 应用与分类 1.齿轮传动的特点 齿轮传动依靠主动齿轮与从动齿轮的啮合， 传递运动和动力。与其他传动相比， 具有以下特点。 (1)优点： 适应性广； 传动比恒定； 效率较高； 齿轮机构传动效率一般在95%以上； 工作可靠， 寿命较长； 可以传递空间任意两轴间的运动。 (2)缺点： 制造和安装精度要求高， 成本高； 低精度齿轮传动时噪声和振动较大； 不适于距离较大的两轴间的运动传递等。,下一页,返回,第二节齿轮传动、 齿轮系与减速器,2.齿轮传动的类型 按照一对齿轮两轴线的相对位置和轮齿的齿向， 齿轮传动类型分为如图11-33所示： 两轴线平行圆柱、 两轴线平行圆锥和两轴线相错三种类型。 两轴线平行圆柱又包含直齿（ 外啮合如图11-33(a)所示、 内啮合如图11-33(b)所示和齿轮齿条啮合如图11-33(c)所示） 、 斜齿（ 如图11-33(d)所示） 和人字齿（ 如图11-33(e)所示） 。 两轴线平行圆锥包含直齿（ 如图11-33(f)所示） 和曲齿（ 如图11-33(g)所示）。 两轴线相错包含圆柱斜齿（ 如图11-33(h)所示） 和蜗杆蜗轮（ 如图11-33(i)所示） 。 按齿轮的齿廓曲线不同， 齿轮传动又可分为渐开线、 摆线和圆弧三种。,下一页,返回,上一页,第二节齿轮传动、 齿轮系与减速器,二、渐开线直齿圆柱齿轮 1.渐开线的形成及其啮合特性 1)渐开线的形成 如图11-34所示， 当直线NK沿一圆作纯滚动时， 直线上任意一点K的轨迹AK称为该圆的渐开线。这个圆称