典型机械传动结构认知及分析实验指导书

典型机械传动结构认知及分析一、实验目的通过对典型机械传动结构认知及分析，深入了解机械各种相关传动在机器中的作用及其工作原理，并详细观察各种常见机械结构，学习对常见结构的分析能力，提高对专业学习的兴趣。二、实验内容与原理滑动轴承在汽车曲轴连杆机构中，绝大多数采用整体式曲轴结构，因此，连杆与曲轴的接触处普遍采用剖分式滑动轴承。发动机连杆的小头则普遍采用整体式滑动轴承。发动机的曲轴的主支撑轴承一般也采用滑动轴承，因此，滑动轴承在发动机的各部分应用是十分普遍的。发动机曲轴主轴承、连杆轴承及凸轮轴轴承等处承受的载荷及相对滑动速度较大，因此一般采用压力润滑的方式，因此机油的选择和应用对保证发动机正常工作十分重要。从发动机到配汽凸轮轴的传动方式有齿形带传动、链传动和齿轮传动三种。主要要求保证曲轴转角与配汽凸轮的配合工作。多片式圆盘摩擦离合器在手动变速的各种车辆中，普遍在发动机到变速箱的传动过程中采用摩擦离合器，主要作用是适时中断或连接动力的传递。离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。离合器的功用主要有：1.保证汽车平稳起步起步前汽车处于静止状态，如果发动机与变速箱是刚性连接的，一旦挂上档，汽车将由于突然接上动力突然前冲，不但会造成机件的损伤，而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯性力，使发动机转速急剧下降而熄火。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离，然后离合器逐渐接合，由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑磨的现象，可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大，而汽车的驱动力也逐渐增大，从而让汽车平稳地起步。2.便于换档汽车行驶过程中，经常换用不同的变速箱档位，以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离，那么变速箱中啮合的传力齿轮会因载荷没有卸除，其啮合齿面间的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合。即使强行进入啮合也会产生很大的齿端冲击，容易损坏机件。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档，则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除，啮合面间的压力大大减小，就容易分开。而待啮合的另一对齿轮，由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小，采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等，从而避免或减轻齿轮间的冲击。3.防止传动系过载汽车紧急制动时，车轮突然急剧降速，而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性，仍保持原有转速，这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩，使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠磨擦力来传递转矩的，所以当传动系内载荷超过磨擦力所能传递的转矩时，离合器的主、从动部分就会自动打滑，因而起到了防止传动系过载的作用。摩擦片材料常用淬火钢片或压制石棉片。摩擦片数目多，可以增大所传递的转矩。但片数过多，将各层间压力分布不均匀，所以一般一超过12～15片。汽车摩擦离合器普遍采用直接操控，利用脚踏板直接控制。车桥行驶系分为四大主要部分：车桥、车轮、车架和悬架。车桥(也称车轴)通过悬架和车架(或承载式车身)相连，两端安装汽车车轮。其功能是传递车架(或承载式车身)与车轮之间各方向作用力。车桥可以是整体式的，有如一个巨大的杠铃，两端通过悬架系统支撑着车身，因此整体式车桥通常与非独立悬架配合；车桥也可以是断开式的，象两把雨伞插在车身两侧，再各自通过悬架系统支撑车身，所以断开式车桥与独立悬架配用。根据驱动方式的不同，车桥也分成转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种。其中转向桥和支持桥都属于从动桥。大多数汽车采用前置后驱动(FR)，因此前桥作为转向桥，后桥作为驱动桥。联轴器联轴器主要作用是连接不同轴的运动。联轴器一般分为刚性联轴器、挠性联轴器两大类。对汽车来说，动力从发动机开始逐步传递到车轮，传递的环节较多，连接的各种方式也很多，根据场合的不同，采用的联轴器种类也各有不同。变速器和差速器汽车中主变速器和差速器的功用是正确传递和分配动力，保证车辆在不同路况下都能正常工作。变速器和差速器的结构都非常典型。其中传动布置、轴上零件定位、连接方式、润滑方式、整体工艺考虑等都值得仔细观察和分析。制动器汽车制动器中有两种形式，鼓式制动器和盘式制动器。鼓式制动器是最早形式的汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛用于各类汽车上。但由于结构问题使它在制动过程中散热性能差和排水性能差，容易导致制动效率下降，因此在近三十年中，在轿车领域上已经逐步退出让位给盘式制动器。但由于成本比较低，仍然在一些经济类轿车中使用，主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。时下大多数低档轿车，采用的不完全是盘式制动器，而是前盘后鼓式混合制动器(即前轮采用盘式制动器、后轮采用鼓式制动器)，这主要是出于成本上的考虑，同时也是因为汽车在紧急制动时，轴荷前移，对前轮制动的要求比较大，一般来说前轮用了盘式制动器就够使了。当然，前后轮都使用盘式制动器是趋势，当前越来越多的车辆采用“四轮盘刹”（或称“四轮碟刹”）。典型的鼓式制动器主要由底板、制动鼓、制动蹄、轮缸（制动分泵）、回位弹簧、定位销等零部件组成。底板安装在车轴的固定位置上，它是固定不动的，上面装有制动蹄、轮缸、回位弹簧、定位销，承受制动时的旋转扭力。每一个鼓有一对制动蹄，制动蹄上有摩擦衬片。制动鼓则是安装在轮毂上，是随车轮一起旋转的部件，它是由一定份量的铸铁做成，形状似园鼓状。当制动时，轮缸活塞推动制动蹄压迫制动鼓，制动鼓受到摩擦减速，迫使车轮停止转动。盘式制动器通常采用钳盘式制动器结构，盘式制动器摩擦副中的旋转原件为安装在车轮上的圆盘状的制动盘，工作表面为两端面。固定元件为块状的带摩擦片的制动钳。制动钳，是其两股跨夹着制动盘的夹钳形部件，其内部加工出圆筒形的油缸，其中装有活塞。制动时，活塞推动带摩擦片的制动块挤压制动盘，从而产生制动力矩。盘式制动器又分为定钳形和浮钳型两种，定钳形的两个油缸分别布置在制动盘的内外两侧，因此需要较大的车轮内侧空间。但对于小型汽车和轿车，车轮内侧空间很小，难以装下定钳式盘式制动器制动钳，因此又开发了浮钳形盘式制动器。这种制动器只有制动盘的内侧有油缸，但两侧都有制动块，因此占用体积小，适合在轿车上布置。盘式制动器与传统的鼓式制动器比较，有以下优点：1）散热条件好，因此制动稳定性好，抗热衰退性强；2）尺寸和质量小。三、实验所用设备和仪器：G-1011型汽车动力传动系统G-3035型FR汽车变速器系统G-3062型汽车转向系统四、实验方法和步骤：1.开动汽车动力传动系统的驱动电机；2.结合实验指导书逐一观察汽车动力传动系统各环节在车辆行驶及操控中的作用；3.根据实验报告提出的各个思考题详细分析和观察各环节的作用和任务。五、实验报告1.仔细观察发动机的结构，寻找曲柄连杆机构各活动关节处的轴承支撑，分析它们都采用了什么轴承形式？为什么？其润滑如何实现？2.发动机的配气凸轮轴的动力来源是什么？采用了什么驱动形式？还可以采用什么驱动方式？3.对汽车动力传动系统各动力传递环节和汽车转向系统进行观察，分析有哪几种联轴器形式？4.车辆主离合器起什么样的作用？在何时参加作业？为什么采用摩擦盘式？你知道还有几种离合器形式？可否采用其他离合器形式？5.对汽车动力传动系统和汽车变速器系统以及差速器进行观察和分析，从中任取一个部件进行分析，详细画出其一根轴的装配草图。6.对汽车动力传动系统和汽车变速器系统以及差速器进行观察和分析，从中任取一个部件进行分析，详细分析其箱体结构，分析其可能的加工工艺，分析如何保证装配精度。7.对汽车转向系统进行分析，研究方向盘的运动如何传递到车轮的？有无自由行程？8.汽车动力传动系统模型采用的是什么制动器？有何优缺点？