汽车机械基础

-1-项目1机械概述任务1认识机械的有关名词1.答：（1）机器和机构总称为机械。（2）机器是由许多构件组合而成；各个构件之间具有确定的相对运动；能实现能量转换或做有用的机械功。（3）机构是具有确定相对运动构件的一种实体组合，且具有确定的相对运动。（4）构件是机构中的运动单元，也就是相互之间能做相对运动的物体。（5）零件是构件的组成部分。2.答：（1）机器的特征是a由许多构件组合而成。b各个构件之间具有确定的相对运动。c能实现能量转换或做有用的机械功。(2)机构的特征是a由许多构件组合而成。b各个构件之间具有确定的相对运动。相同点是两者均是有许多构件组成且都具有确定的相对运动，不同点是机器能够进行能量的转换然而机构不能进行能量的转换。任务2认识机械运动1.答：运动副是指组成机构的各构件直接接触的可动连接。低副的特点是运动副的接触表面为平面或圆柱面，承受载荷时单位面积上的压力较小，承载能力大，便于制造、维修，但其效率低且摩擦损失大，故在工作中要保证良好的润滑。高副的特点是运动副的接触表面为点或线接触，能传递较复杂的运动，但接触处单位面积上的压力较高，易磨损，制造、维修较困难。2.答：按传递力方式的不同，机械传动可分为摩擦传动和啮合传动。摩擦传动可分为摩擦轮传动和带传动等，啮合传动可分为齿轮传动、蜗轮传动、螺旋传动、链传动、同步齿形带传动等。按传动比的不同又可将机械传动分为定传动比传动和变传动比传动。3.常用构件的运动简图如下表。名称符号名称符号固定构件外啮合齿轮传动两副元素构件齿轮齿条传动-2-三副元素构建圆锥齿轮传动转动副涡轮蜗杆传动凸轮机构带传动棘轮机构链传动项目2构件与机构的力学知识任务1构件的受力分析1.答：力的概念：力是物体间相互的机械作用。力的作用效果：使物体的运动状态发生变化或使物体产生变形。2.答：力的三要素是：作用点、大小、方向。力的单位是牛顿，简写为N。3.答：平面平行力系是指各力的作用线都在同一平面内且相互平行的力系。例如：车轮对车桥的支撑力。平面汇交力系是指各力的作用线在同一平面内汇交于一点的力系。例如：汽车侧立柱的支点作用力。4.答：力偶是指两个大小相等、方向相反，作用线平行但不共线的两个力组成的力系；而力偶矩是力偶和力偶臂的乘积；力偶的单位是牛顿，力偶矩的单位是牛顿.米；力偶属于力的范畴而力偶矩是属于力矩的范畴；力偶与距心无关而力偶矩且与距心有关系。5.答：构件受力的基本形式主要有：①轴向拉伸和压缩；②剪切；③扭转；④弯曲。6.答：汽车板簧的受力均是垂直于板簧的轴线。这样设计的原因是将作用于板簧的力进行分解减少汽车的载重重力对板簧的作用效果，受到较大力作用的时候板簧变形缓解受力效果，进而减小对板簧的磨损和损坏。-3-任务2分析摩擦与构件的定轴转动1.答：汽车要选择在无润滑条件下的动摩擦系数材料，摩擦系数最大得材料为：皮革-铸铁；钢的摩擦系数最小。2.答：两个相互接触的物体，发生相互滑动或存在相对滑动趋势时，在接触面间就产生彼此阻碍滑动的力，这个阻力称为滑动摩擦力。滚动摩擦是一物体沿另一物体表面滚动或有滚动趋势时，产生的对物体滚动的阻碍称为滚动摩擦力。3.答角速度是表示刚体转动快慢和转动方向的物理量，是指单位时间内动点转过的弧度。转速是指单位时间转过的圈数。线速度是表示转动物体上任意一质点运动的快慢程度。4.答：物体在转动过程中表现出来的惯性称为转动惯性，度量物体转动惯性大小的物理量称为转动惯量。5.答：单位时间内所做的功称为功率，用P表示。转矩和功率、转速的关系式为M=9550P/n其中M的单位是牛·米，P的单位是千瓦，n的单位是转/分。6.已知：r=d/2=600/2=0.6/2=0.3（m）ω=2πn=2×3.14×500/60=52.3（r/s）解：v=r×ω=0.3×52.3=15.69（m/s）答：此时汽车行使的线速度是15.69米/秒。7.已知：功率P=101kW转速n=5000r/min解：M=9550P/n=9550×101/5000=192.9（N·m）答：此时汽车输出的转矩是192.9牛/米。项目3汽车用轴和轴承任务1汽车用轴的选择及应用1.答：曲轴的作用是将活塞的往复直线运动变为旋转运动并输出转矩。2.答：格局轴线的形式可分为直轴、曲轴和软轴。3.答：将传动轴做成空心的原因是要保持传动轴的转动惯量的同时又要保证传动轴的传动强度和较小的重量。4.答;曲轴主要由曲柄、曲拐、主轴颈、连杆轴颈和凸缘组成。5.答：主要有轴肩和轴环、轴端挡圈和圆锥面、圆螺母固定、轴套固定、用弹性挡圈固定。6.答：主要有键固定、过盈配合固定等。7.答：应该考虑轴的强度、硬度、抗腐蚀性、机械加工性能以及周的韧性等。任务2汽车用轴承的选择及应用1.答：滚动轴承6209的含义是公称直径为5mm，宽度为22mm的深沟球轴承.滚动轴承30314的含义是公称直径为10mm，宽度为30mm的圆锥滚子轴承。2.答：分为润滑油、润滑脂、固体润滑剂三种。3.答：分为①主减速器的轴的支撑；②轮毂中半轴的支撑及减磨；③发动机曲轴的支撑；④变速器的轴的支撑；⑤万向传动装置的中间支撑。4.答：滑动轴承分为径向滑动轴承、止推滑动轴承和径向止推滑动轴承三类。-4-用作轴瓦材料的金属材料有锡基、铅基、铜基及铝基轴承合金等，前者又称巴氏合金。锡基轴承合金常用的牌号有ZSnSb8Cu4、ZSnSb11Cu6等。铅基轴承合金常用的牌号有ZPbSb10Sn6、ZPbSb15Sn10等。用作含油轴承轴瓦的材料有木材、成长铸铁、铸铜合金、粉末冶金减摩材料和与润滑油有亲和特性的聚合物如酚醛树脂。轴瓦用非金属材料有工程塑料、碳石墨、陶瓷、木材和橡胶等。项目4键、销及螺纹连接任务1键连接的选择及应用1.答：主要有平键、半圆键、花键和楔键等。汽车上主要是采用平键、花键和半圆键等。2.答：松键连接时轴与轴套之间存在间隙，而紧键连接时周与轴套之间没有间隙存在。松键连接主要是常用于汽车减速器等高速精密传动的场合。紧键连接主要是用于轴向固定和传递力矩等。3.答：松键连接时先把键放入键槽然后再将其余零件套入。但是紧键连接时则是现将零件套入确定好位置和方向然后再将兼用外力敲入。任务2销连接的选择及应用1.答：按形状分为圆柱销、圆锥销和开口销。按用途分为定位销、安全销和连接销。2.答：（1）销与销孔的配合难以控制。（2）定位销的固定很难（3）定位销的回松难以防止3.答：汽车上的专用销主要有转向节主销、活塞销以及止回的开口销。任务3螺纹连接的选择及应用1.答：螺纹是在圆柱或圆锥表面上沿着螺旋线所形成的具有相同剖面的连续凸起，利用丝工具加工而成。2.答：由轴端方向看，依顺时针方向旋转而向前行进的螺纹，为右旋螺纹，反之则为左旋螺纹。3.答：螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。4.答：螺纹的完全标注由公称直径、螺纹代号、螺纹的公差带代号和螺纹的旋合长度代号等组成。5.答：螺纹连接按用途螺栓连接、双头螺柱连接和螺钉连接三种。6.答：栓头螺柱连接主要适用于被连接件之一过厚，或由于结构上的限制不宜用螺栓连接的场合。7.答：通过转动螺杆式滚珠在滚动循环装置中的流动使得动力传递到螺母上，改变螺杆的旋转方向到达改变滚珠在滚动循环装置中的流动方向从而改变螺母带动转向垂臂的旋转方向达到改变车轮变向的目的。-5-项目5联轴器、离合器和制动器任务1联轴器的选择及应用1.答：联轴器的作用是连接两轴使之达到同步转动，同时还能减震、缓冲和提高轴系动态性能。联轴器的类型主要有固定式联轴器（凸缘式联轴器和套筒式联轴器）和可移动式联轴器（滑块联轴器、万象联轴器和、轮联轴器、弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器）。2.答：因为联轴器所连接的两轴往往不在同一个平面内，为了保证两轴在联轴器部位的线速度一致，保证轴的转动同步性，防止传动轴在运转时产生强烈震动和噪音等情况的发生，所以在汽车的传动系统中联轴器均是成对使用。任务2离合器的选择及应用1.答：离合器的作用主要有（1）使发动机与变速器之间能逐渐接合，从而保证汽车起步平稳。（2）暂时切断发动机与变速器之间的联系，以便于换挡和减少换挡时的冲击力。（3）当汽车紧急制动时能起分离作用，防止变速器等传动系统过载，起到一定的保护作用。2.答：主要有摩擦片式离合器、膜片式离合器和液力式偶合器。3.答;液力偶合器。任务3制动器的选择及应用1.答：制动器的作用是缓减转动原件的运动速度或者是让转动原件停止转动。2.答：常用的制动器有盘式制动器、鼓式制动器和摩擦片式制动器三种。3.答;高速轴上。因为高速轴的转速降低后不会是低速轴产生较强的运动干涉，也不会传递较大的转动惯性。项目6汽车常用传动机构任务1铰链四杆传动机构1.答：铰链四杆机构主要有曲柄摇杆机构、双曲柄奇机构和双摇杆机构三种。汽车上使用的主要有车门开启机构、玻璃升降机构、转向梯形机构、雨刮传动机构和发动机曲柄连杆机构等。2.答：根据曲柄存在的条件，按机架取法的不同则有以下三种基本类型：（1）取最短杆的相邻杆为机架，则机构为曲柄摇杆机构。（2）取最短杆为机架，则机构为双曲柄机构。（3）取最短杆的对边杆为机架，则机构为双摇杆机构。（4）若最短杆与最长杆长度之和大于其他两杆长度之和，则无论取何杆作机架均为双摇杆机构。3.答：曲柄摇杆机构中，曲柄虽作等速转动，而摇杆摆动时空回行程的平均速度却大于工作行程的平均速度。4.答：当连接从动件上的连杆与曲柄处于共线位置，驱动力对从动件的有效回转力矩为零，这个位置称为机构的死点位置。-6-任务2凸轮传动机构1.答：（1）按凸轮的形状分类：盘形凸轮；移动凸轮；柱体凸轮。（2）按从动件的运动形式分类：直动从动件；摆动从动件。（3）按从动件的端部结构形式分类：尖顶从动件；平底从动件滚子从动件。2.答：凸轮机构的从动件的运动规律主要有：（1）凸轮及从动件运动；（2）等速运动；（3）等加速等减速运动。项目7带传动、链传动和摩擦轮传动任务1带传动1.答：类型根据传动带的横截面积形状的不同分为平带、V型带、圆带和同步齿形带。特点（1）带传动柔和，缓和冲击，吸收振动，传动平稳，无噪音。（2）传动过载时打滑，可以防止零件损坏，起到安全保护作用，但是不能保证传动比的准确性。（3）结构简单，制造容易，成本低廉，使用于两周中心距较大场合。（4）外廓尺寸较大，传动效率较低。2.答：①啮合带传动比精确。②发动机的配气机构和点火系统要求有准确的传动比。③啮合传动带传动的安全性较高。3.答：特点在相同条件下，V带传动比平带传动的摩擦力大，且V带传动通常是多根带同时工作，所以与平带传动相比V带传动可以传递更大的功率。汽车发动机的传动系统通常选用V型带、齿形带和多楔带等。任务2V带轮1.答：V带轮的典型结构有实心式、腹板式、孔板式和轮辐式四种。V带轮的材料以铸铁为主，常用牌号为HT150、HT200，铸铁带轮允许的最大圆周速度为25m/s，速度高于25m/s时，可以采用铸钢制造或采用钢板冲压后焊接带轮的方法制造，传递功率较小时可用铝合金或工程塑料制造V带轮。2.答：V带传动的主要参数有传动比、带的线速度、包角、中心距和带长。普通V带的最大线速一般不能高于30m/s。通常要求V带小带轮的包角a≥120°中心距要求：0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）带长要求：3.答：V带传动的张紧通常采用定期张紧和自动张紧两种方式。-7-张紧后会减小小带轮的包角。4.解：根据传动比的计算公式i=n1/n2,得出i=1145/290=3.95根据传动比的计算公式i=d2/d1得出d2=d1*i=80×3.95=316mm根据带的长度计算公式得出=2×800+（316-80）+（316-80）2/4×800=1600+236+17=1853mm小带轮包角a1=180°-57.3°×（d2-d1）/a=122.7×0.296=36°任务3链传动1.答：链传动不宜用于采用带传动和齿轮传动且两轴平行，距离较远，功率较大，平均传动比准确的场合。优点（1）与带传动相比，无弹性滑动现象，平均传动比准确，工作可靠，效率较高。（2）