机构运动简图的测绘及分析实验

一、实验目的

1、 熟悉机构运动简图的绘制方法，掌握从实际机构中测绘机构运动简图的技能； 2、 巩固机构结构分析原理及自由度计算方法；

3、 加深理解平面四杆机构的演化过程及验证曲柄存在条件。

二、实验设备及工具

1、 测绘用各种机构实物模型； 2、 测量用尺、分规、铅笔及草稿纸。

三、实验原理

1、机构运动简图的常用符号

如图1至图4所示（详见《机械制图》GB4460—84“机构运动简图符号”）。 （1）转动副，如图1所示。

（a）全为活动构件时

（b）构件1为机架时

图1 转动副

（2）移动副，如图2所示。

（a）全为活动构件时

（b）构件1为机架时

图2 移动副

（3）高副，如图3所示。

（a）全为活动构件时

（b）构件1为机架时

图3 高副

（4）构件图例，如图4所示

（a）具有两个运动副元素时

（b）具有三个运动副元素时

（c）具有四个运动副元素时

图4 构件图例

2、实验原理

机构各部分的运动，是由其原动件的运动规律、该机构中各运动副的类型（高副、低副，转动副、移动副等）和机构的运动尺寸来决定的，而与构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目及固联方式等无关。所以，只要根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，就可以用运动副的代表符号和简单的线条把机构的运动简图作出来。

正确的机构运动简图中各构件的尺寸、运动副的类型和相对位置以及机构组成形式应与原机构保持一致，从而保证机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性，以便根据该图对机构进行运动及动力分析。

所谓机构运动简图就是从运动的观点出发，用规定的符号和简单的线条按一定的尺寸比例来表示实际机构的组成及各构件间相对运动关系。

3、绘制机构运动简图的方法及步骤 （1）分析机构的实际构造和运动情况

任选原动件并缓慢转动，根据各构件之间有无相对运动，分清机构是由哪些构件组成的；按照机构运动的传递顺序，仔细观察各构件之间相对运动的性质，从而确定运动副的类型和数目。

（2）合理选择投影面和原动件位置，作机构示意图

选择恰当的投影面，一般选择与大多数构件的运动平面相平行的平面为视图平面；合理选择原动件的一个位置，以便简单清楚地将机构的运动情况正确地表达出来。

撇开各构件的具体结构形状，找出每个构件上的所有运动副，用简单的线条联接该构件上的所有运动副元素来表示每一个构件。即用简单的线条和规定符号来代表构件和运动副，从而在所选投影面上作出机构的示意图。

（3）计算机构的自由度并检验机构示意图是否正确 a、机构自由度计算公式：F=3n-2PL-PH 式中： n——机构活动构件数

PH——平面低副个数 PL——平面高副个数

b、核对计算结果

机构具有确定运动的条件为：机构的自由度大于零且等于原动件数。因本实验中各机构模型均具有确定的运动，故各机构计算自由度应与其原动件数相同：否则说明所作示意图有误，应对机构重新进行分析、作示意图。

注意：转动副和移动副虽同为低副，但因其运动性质不同，在作示意图时一定不能混淆互换。可单单通过自由度计算，又不能发现转动副与移动副相混淆的错误情况，故应将所作图中的各运动副类型与原机构进行逐一核对检查。

（4）量取运动尺寸

运动尺寸是指与机构运动有关的、能确定各运动副相对位置的尺寸。在原机构上量取机构的运动尺寸，并将这些尺寸标注在机构示意图上。

（5）绘制机构运动简图

选取适当的长度比例尺，依照机构示意图，按一定顺序进行绘图，并将比例尺标注在图上，即为机构运动简图。

长度比例尺的意义如下：?l?实际长度图示长度(m)(mm)

例如：某构件的长度LAB=1m，绘在图上的长度AB=1000mm，则长度比例尺为：

?l?LABAB?11000?0.001mmm

（6）标注比例尺和运动尺寸，画斜线表示机架，在原动件上画箭头表示运动方向。

四、例题：

绘制出偏心轮机构的运动简图，并计算其自由度。

图5（a） 图5（b）

1、选择手柄作为原动件并缓慢转动，根据各构件之间有无相对运动，分清机构是由哪些构件组成的。在图5（a）中，机构由1—机架，2—手柄（即曲柄，本例中取为原动件），3—连杆，4—滑块（即从动件）组成。

2、从原动件开始，按照机构运动的传递顺序，仔细观察各构件之间相对运动的性质，确定运动副的类型和数目。在图5（a）中，曲柄2为原动件，则运动传递顺序为：曲柄2，连杆3，滑块4。回转件的回转中心是相对回转表面的几何中心，而构件2可以绕构件1的偏心轴A作相对转动，故构件3与构件2在B点处也组成转动副；构件4与构件3在C点处又组成转动副；构件4沿X-X方向在构件1上作相对直线运动，组成移动副。

3、合理选择原动件的一个位置，以便简单清楚地将机构的运动情况正确地表达出来，如图5（b）所示，用规定的符号和简单的线条画出机构的示意图。

4、计算机构自由度

（1）机构自由度计算公式：F=3n-2PL-PH

本例所作示意图中，n=3，PL=4，PH=0，代入上式得： F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1 （2）核对计算结果

观察各构件的运动可知该机构的运动是确定的，则机构的自由度应大于零且等于原动件数，由计算得：F=1=原动件数，从而验证以上所作机构示意图的正确性。

5、量取运动尺寸

在构件2、3上分别量取两相临转动副中心之间的距离LAB、LBC；量取转动副A到滑块运动轨迹X-X之间的距离，并将所量尺寸标注在机构示意图上。

6、作图（略）

五、实验内容

1、据上述原理对选择2~3种机构进行机构运动简图测绘，并说明是何种机构，并计算机构的自由度。

2、并可任意选择一种机构验证曲柄存在的条件。

六、实验报告

实验名称：机构运动简图的测绘与分析

班级 姓名 实验日期

一、按比例绘制机构运动简图 机构名称： 比例尺：

机构运动简图：

机构自由度计算：F=

七、思考题：

1、 机构运动简图应包括哪些内容？

2、 原动件选取不同、原动件位置不同对绘制机构运动简图有什么影响？ 3、 在绘制机构运动简图时，应标注哪些尺寸？